과학을 과학하다

원자의 구조

블로각 — Mon, 14 Sep 2020 23:40:04 +0900

원자의구조

원자구성입자

원자라는 용어는 원래 작은 입자로 절단할 수 없는 입자를 의미하지만, 현대 과학 응용에서 원자는 다양한 아원자 입자로 구성됩니다. 원자의 구성 입자는 전자, 양성자 및 중성자입니다.

지금까지 전자는 9.11 × 10~31kg 입자 중 가장 작으며 기존 기술로는 음전하와 크기를 측정할 수 없습니다. 중성미자의 질량이 발견되기 전에는 정체된 질량을 가진 가장 가벼운 입자였으며 정상적인 조건에서 전자는 반대 전하의 인력에 의해 정확하게 하전 된 핵에 결합하였습니다. 원자의 전자 수가 원자 수보다 크거나 적으면 원자 전체가 각각 음전하 또는 양전하를 띠고 하전 된 원자를 이온이라고 합니다. 전자는 19세기 말부터 널리 알려졌으며 대부분 J.J입니다.

Yoko의 정전기는 1.6726 × 10~27kg이고 질량은 전자의 1836배입니다. 원자의 양성자의 수를 원자 번호라고 합니다. Ernest Rutherford (1919)는 알파 입자에 의해 충격을 받은 질소가 수소 핵이라고 생각되는 것을 방출한다고 관찰했습니다. 1920 년에 그는 수소 핵이 원자의 또 다른 입자임을 깨달았고 그것을 양성자라고 명명했습니다.

중성자는 전하가 없으며 자유 질량은 전자의 1839배, 즉 1.6749 × 10-27 킬로그램입니다. 중성자는 이 세 가지 구성 입자 중 가장 무겁지만, 핵 결합 에너지를 통해 질량을 줄일 수 있습니다. 중성자와 양성자의 동등한 크기 (집합적으로 핵 자라고 함)는 약 2.5 × 10~15m이지만 이러한 입자의 "표면"은 명확하게 정의되지 않았습니다. 1932 년 영국의 물리학자 제임스 채드윅은 중성자를 발견했습니다.

물리 표준 모델에서 전자는 내부 구조가 없는 기본 입자이고 양성자와 중성자는 쿼크라고 하는 기본 입자로 구성된 복잡한 입자입니다. 원자에는 두 가지 유형의 쿼크가 있으며, 각각은 전하가 다릅니다. Yoko는 두 개의 상단 부분으로 구성됩니다. 중성자는 업 쿼크 1개와 다운 쿼크 2개로 구성됩니다. 이 차이는 두 입자의 질량과 전하의 차이를 설명합니다.

글루온은 글루온이 매개하는 강한 상호 작용 (또는 강한 힘)을 통해 쿼크를 함께 유지합니다. 양성자와 중성자는 다양한 범위 특성이 있는 강력한 힘의 잔재인 핵 에너지에 의해 핵에 보유됩니다. 글루온은 물리적 힘을 매개하는 기본 입자이며 표준 보성 가족 중 하나입니다.

원자의 역사

블로각 — Mon, 14 Sep 2020 19:31:08 +0900

원자의 역사

슈뢰딩거 모델

Stan Gerlach가 1922 년에 수행 한 실험은 원자 특성의 양자 특성에 대한 또 다른 증거를 제공했습니다. 은 원자 빔이 특수 자기장을 통과할 때 빔은 원자의 각운동량 및 스핀 방향과의 상관관계로 분할됩니다. 회전 방향은 처음에는 무작위이므로 빔이 무작위 방향으로 편향될 것으로 예상됩니다. 대신 빔은 자기장의 상부 또는 하부 원자 스핀에 해당하는 두 가지 방향성 구성 요소로 나뉩니다.

1925 년 Werner Heisenberg는 양자 역학 (행렬 역학)의 일관된 수학적 공식을 최초로 발표했습니다. 1 년 전, Louis de Blogley는 모든 입자가 파도처럼 행동한다는 버클리 가설을 제시했습니다. 1926 년 Irwin Schrödinger (Irwin Schrödinger)는이 아이디어를 사용하여 원자 (파동 역학)의 수학적 모델 인 Schrödinger 방정식을 개발하여 전자를 점퍼 대신 3차원 파형으로 설명했습니다.

파형을 사용하여 입자를 설명하면 특정 지점에서의 위치와 운동량에 대한 수학적으로 정확한 값을 얻을 수 없습니다. 이는 1927 년 Werner Heisenberg가 제안한 불확실성 원리입니다. 이 개념에서 위치를 측정 할 때 주어진 정확도에 대해 운동량 추정 범위만 얻을 수 있으며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 이 모델은 수소보다 큰 원자의 구조와 스펙트럼과 같이 이전 모델에서는 불가능했던 원자 행동의 관찰을 설명할 수 있습니다. 이런 식으로 특정 전자가 가장 많이 관찰될 가능성이 높은 핵 주변의 원자 궤도 밴드를 설명하는 대신 행성의 원자 모델이 폐기되었습니다.

중성자를 발견

질량 분석기의 개발로 원자의 질량을보다 정확하게 측정할 수 있습니다. 이 장치는 자석을 사용하여 이온 빔을 선회하며 굽힘의 양은 전하에 대한 원자 질량의 비율에 의해 결정됩니다. 화학자 Francis William Aston은이 장치를 사용하여 동위 원소의 질량이 다르다는 것을 나타냅니다. 이 동위 원소의 원자 질량은 정수 규칙이라고 하는 정수의 수에 따라 다릅니다. 이 서로 다른 동위 원소에 대한 설명은 1932 년 물리학 자 제임스 채드윅 (James Chadwick)이 양성자와 유사한 질량을 가진 하전 입자 인 중성자의 발견을 기다리고 있습니다. 그 이후로 동위 원소는 같은 수의 양성자를 가지고 있지만 핵에 있는 같은 수의 중성자를 가진 또 다른 원소로 묘사됩니다.

핵분열, 고에너지 물리학, 응축물

1938 년 러더 포드 대학의 독일 화학자 오토 한 (Otto Han)은 초 우라늄 원소를 얻기 위해 우라늄 원자에 대한 중성자를 연구했습니다. 반대로 그의 화학 실험은 바륨이 제품이라는 것을 보여주었습니다. 1 년 후, Rise Meitner와 조카 Otto Prissey는 Han의 결과가 최초의 실험적 핵분열임을 확인했습니다. 1944 년 한국은 노벨 화학상을 수상했습니다. Han Li의 노력에도 불구하고 Meitner와 프랑스 인의 공헌은 인정되지 않았습니다.

1950 년대에 개선 된 입자 가속기 및 입자 탐지기의 개발로 과학자들은 고 에너지 이동 원자의 효과를 연구할 수 있었습니다. 중성자와 양성자는 원래 하드론 또는 쿼크로 구성된 작은 입자 복합체였습니다. 원자핵의 특성과 상호 작용을 제어하는 힘을 설명하기 위해 기본 입자 물리학의 표준 모델이 개발되었습니다.

보어 모델에 대해

블로각 — Mon, 14 Sep 2020 15:18:51 +0900

보어모델

보어 모델

1913년 물리학자인 Niels Bohr (Niels Bohr)는 원자의 전자가 핵을 공전한다고 가정이 한 모델을 제안했습니다. 그러나 이것은 제한된 궤도에서만 가능하며 광자의 흡수를 통해서만 가능합니다. 또는 복사에 해당하는 에너지의 불연속적인 변화 가히 트랙 사이를 이동할 수 있습니다. 이것은 극복할 수 있는 모델입니다. 이 정량화는 전자 궤도가 안정적인 이유 (일반적으로 원운동을 포함한 가속 과정의 전하가 전자 복사로 방출되는 운동 에너지로 손실됨, 싱크로트론 복사 참조) 및 요소가 이산 스펙트럼을 흡수하고 방출하는 이유를 설명합니다.

같은 해 하반기에 Henry Mosley는 Nils Bohr의 이론을 뒷받침하는 다른 실험적 증거를 제공했습니다. 이 결과는 핵이 주기율표의 원자 번호와 같은 규칙적인 핵전하를 포함하고 있음을 보여주는 Ernest Rutherford 및 Antonia Pended-Blake의 모델을 개선했습니다. 이러한 실험을 하기 전에 원자 번호가 물리량인지 실험량인지는 알 수 없다. 원자력 요금과 마찬가지로 오늘날에도 여전히 받아들여지는 원자 모델입니다.

1916 년에 Gilbert Newton Lewis (Gilbert Newton Lewis)는 원자 사이의 화학 결합을 구성 전자 사이의 상호 작용으로 설명했습니다. 우리 모두 알다시피 원소의 화학적 성질은 주기율과 거의 같아서 1919년 미국의 화학자 Irving Langmuir는 원자의 전자가 어떤 형태로든 결합하거나 뭉쳐 있으면 설명할 수 있다고 제안했습니다. 조금. 전자 그룹은 핵 주변의 일련의 전자껍질을 차지한다고 믿어집니다.

원자의 보어 모델은 원자의 전체 구조, 원자 사이의 결합 방법 및 수소 스펙트럼을 예측할 수 있는 원자의 최초의 완전한 물리적 모델입니다. 보어의 모델은 완벽하지 않았고 즉시 더 정확한 슈뢰딩거 모델 (아래 참조)로 대체되었지만 이 물질이 원자로 구성되어 있다는 의심을 없애기에 충분했습니다. 화학자들에게 원자의 개념은 유용한 발견 도구이지만 물리학자들은 아직 원자의 완전한 물리적 모델을 개발하지 않았기 때문에 물질이 실제로 원자로 구성되어 있는지 의문을 제기합니다.

원자에 대해서

블로각 — Fri, 11 Sep 2020 16:48:52 +0900

원자란?

원자는 화학 원소를 형성하는 일반 물질의 가장 작은 단위입니다. 액체, 가스 및 플라스마는 모두 중성 또는 이온화된 원자로 구성됩니다. 원자는 보통 지름이 약 100 피코그램 정도로 매우 작습니다. 크기가 너무 작아서 고전 물리학 (예 : 테니스)을 사용하여 양자 효과 때문인 동작을 정확하게 예측할 수 없습니다.

각 원자는 핵과 그와 결합된 하나 이상의 전자로 구성됩니다. 핵은 하나 이상의 양성자와 많은 중성자로 구성됩니다. 가장 일반적인 유형의 수소에만 중성자가 없습니다. 원자 질량의 99.94% 이상이 핵입니다. 양성자는 양전하를 띠고 전자는 음전하를 띠며 중성자는 그렇지 않습니다. 양성자와 전자의 수가 같으면 원자는 전기적으로 중성입니다. 원자가 양성자보다 더 많거나 적은 전자를 가질 때 원자 전체는 음전하 또는 양전하를 띠며 이러한 원자를 이온이라고 합니다.

원자의 전자는 전자기력에 의해 핵의 양성자에 끌립니다. 핵의 양성자와 중성자는 핵에너지에 끌립니다. 이 힘은 일반적으로 서로 정전기로 하전 된 양성자를 밀어내는 전자기력보다 더 강합니다. 어떤 경우에는 반발 전자기력이 원자력보다 강할 수 있습니다. 이 경우 핵이 분리되어 다른 요소가 남습니다. 이것은 핵붕괴입니다.

핵의 양성자의 수는 원자가 속한 화학 원소를 정의하는 원자 번호입니다. 예를 들어 29개의 양성자를 포함하는 원자는 모두 구리로 만들어집니다. 중성자의 수는 원소의 동위 원소를 정의합니다. 원자는 화학 결합을 통해 하나 이상의 다른 원자와 결합하여 분자 또는 결정과 같은 화합물을 형성할 수 있습니다. 결합 및 해리하는 원자의 능력은 자연에서 관찰되는 대부분의 물리적 변화를 담당합니다. 화학은 변화에 관한 연구입니다.

파동입자의 불확실성원칙

블로각 — Fri, 11 Sep 2020 12:42:26 +0900

파동입자의 불확실성

파동입자의 불확실성과 이중성

광자는 양자 역학의 법칙을 따르기 때문에 광자의 거동은 파형과 입자 모양의 양면을 가지게 되며, 측정기에 의해 광자가 검출되면 단일 입자 단위로 등록됩니다. 그러나 광자를 검출할 확률은 파동을 나타내는 방정식으로 계산됩니다. 이러한 측면의 조합은 파동 및 입자 이중성 파-입자 이중성이라고 부르는 것입니다. 예를 들어, 검출된 광자의 확률 분포는 회절이나 간섭과 같은 파동 현상을 명확하게 보여줄 가능성이 높습니다. 이중 슬리 실험을 통과한 광자는 Maxwell의 방정식에 의해 결정된 간섭 패턴에 의해 주어진 확률 분포와 함께 화면에 착륙했습니다. 그러나 실험 결과는 광자가 전파되는 동안 전자 방사선의 짧은 펄스 대신 확산하지 않거나 빔 스플리터를 만나서 방해받지 않는다는 것을 보여줍니다. 반대로 광자는 핵의 파장 (지름 10~15m) 또는 점 전자보다 훨씬 작은 파장을 가진 시스템을 포함하여 작은 시스템에 의해 전체적으로 흡수되거나 방출되기 때문에 점 입자처럼 보입니다.

많은 프라이머가 광자를 처리하기 위해 비 상대론적 양자 역학 수학적 방법을 사용하지만, 광자는 본질에서 상대론 적이므로 다소 서투르고 단순합니다. 광자의 정적 질량이 0이기 때문에 광자에 대해 정의된 파동 함수는 비 상대론적 양자 역학에서 파동 함수에 익숙한 모든 특성이 있을 수 없습니다. 이러한 어려움을 피하고자 물리학자들은 전자 상태의 여기를 정량화하는 두 번째 광자 양자화 이론인 양자 전기 역학을 채택했습니다.

또 다른 어려움은 전자와 고 에너지 광자와 관련된 사고 실험을 분석할 때 하이젠 베르크 가히 개념을 도입했기 때문에 불확실성 원리와 유사한 올바른 방법을 찾는 것입니다. 그러나 Heisenberg는 이러한 측정에서 "불황도"의 의미에 대한 정확한 수학적 정의를 제공하지 않았습니다. Lennard, Paulie 및 Weir는 위치 모멘트 불확실성 원리에 대한 정확한 수학적 설명을 제공했습니다. 불확실성 원리는 실험자가 입자의 위치 및 운동량과 같은 두 가지 "정규 공액"양 중 하나를 측정할 수 있는 상황에 적용됩니다. 불확실성 원칙에 따르면 입자가 어떻게 준비되든 두 가지 대체 측정 중 어느 것도 정확한 예측을 할 수 없습니다. 즉, 위치 측정이 더 확실해지면 운동량 측정이 작아지고 그 반대도 마찬가지입니다. 양자 역학은 일관된 상태를 허용하여 전반적인 불확실성을 최소화합니다. 양자 광학은 전자기장 상태와 일관된 상태를 사용합니다. 진폭 측정과 전자기파 위상 사이에는 절충점이 있으며 이는 위치 모멘트의 불확실성 간의 관계를 연상시킵니다.

광자의 발전역사

블로각 — Fri, 11 Sep 2020 09:34:29 +0900

광자의 발전역사

광자의 발전 역사

18세기까지 대부분 이론은 빛이 입자로 구성되어 있다고 믿었습니다. 입자 모델은 빛의 굴절, 회절 및 복굴절을 쉽게 설명할 수 없어서 Rene Descartes (1637), Robert Hook (1665) 및 Christian Huygens (1678)에 의해 광파 이론이 제안되었지만 입자 모델은 주로 Isaac입니다. 뉴턴의 영향으로 여전히 지배하고 있습니다. 19 세기 초, Thomas Young과 August Flenel은 1850년까지 일반적으로 받아들여지지 않았던 빛의 간섭과 회절을 분명히 보여주었습니다. 1865 년 James Clark Maxwell은 빛이 전자기파라고 예측했습니다. -하인리히 헤르츠는 1888년 전파 탐지로 실험적으로 확인되었으며, 이는 가벼운 입자 모델에 대한 최종 타격으로 보입니다.

그러나 Maxwell의 이론은 빛의 모든 속성을 설명할 수 없습니다. Maxwell의 이론은 광파의 에너지가 주파수가 아닌 강도에만 의존할 것으로 예측하지만, 몇 가지 독립적인 실험에서 빛에 의해 원자에 전달되는 에너지는 강도가 아니라 빛의 주파수에만 의존한다는 것을 보여주었습니다. 예를 들어, 특정 화학반응은 특정 임계 값보다 비싼 주파수의 빛에 의해서만 발생하며 임계 값보다 싼 주파수의 빛은 격렬하게 반응하지 않습니다. 마찬가지로, 충분한 고주파 빛 (광전 효과)으로 금속판을 비추면 전자가 방출될 수 있습니다. 방출된 전자의 에너지는 빛의 강도가 아니라 빛의 주파수에만 관련됩니다.

동시에 40년 (1860-1879) 동안 흑체 복사에 대한 다양한 연구자들의 연구는 주기의 주파수에서 전자 복사를 흡수하거나 방출하는 시스템의 에너지가 에너지라는 Max Planck의 가설로 끝났습니다. 양자 E = h ν의 정수배. 그것. Albert Einstein (Albert Einstein)이 제안했듯이 일부 에너지 정량화가 관찰된 물질과 전자 복사 사이의 열 균형을 설명한다고 가정할 필요가 있습니다. 광전 효과를 설명하기 위해 Einstein은 1921년을 얻었습니다.

Maxwell 이론의 빛은 전자에 의해 방출되는 모든 에너지를 가능하게 하기 때문에 대부분의 물리학자들은 처음에 에너지 정량화가 방사선을 흡수하거나 방출하는 물질의 알려지지 않은 한계 때문이라고 믿었습니다. 아인슈타인은 1905년에 에너지 정량화가 전자 복사 자체의 특성이라고 말했습니다. 원래 제안되었습니다. 맥스웰의 이론은 합리적이지만 아인슈타인은 맥스웰의 광파 에너지를 서로 독립적으로 움직이는 점형 양자로 제한하면 파동 자체가 계속해서 우주로 전파되더라도 많은 특이한 실험을 설명할 수 있다고 지적했습니다. 아인슈타인은 1909년과 1916년에 플랑크의 흑체 복사 법칙이 받아들여지면 에너지 양자도 운동량 p = h λ를 가져야 하며 이상적인 입자로 만들어야 한다는 것을 증명했습니다. 이 광자 운동량은 Arthur Compton에 의해 실험적으로 관찰되었으며 1927년 노벨상을 받았습니다. 중요한 질문은 Maxwell의 광파 이론을 실험적으로 관찰된 입자 특성과 결합하는 방법입니다.

로버트 밀리컨의 노벨상 연설과 마찬가지로 20세기의 첫 20년 동안 아인슈타인의 1905 년 예측은 여러 가지 방법으로 실험적으로 입증되었습니다. 그러나 Compton의 실험에서 광자가 파동 수 (1922)에 비례하는 운동량이 있음을 보여주기 전에 대부분의 물리학자들은 전자 복사 자체가 입자 일 수 있다고 믿지 않았습니다. 반대로 일반적으로 에너지 정량화는 방사선을 흡수하거나 방출하는 물질에 대한 알려지지 않은 제한 때문이라고 믿어집니다. 태도는 시간이 지남에 따라 어느 정도 변합니다. Upton 산란과 같은 실험은 변화를 추적하는 데 사용됩니다. 이 경우 관찰된 결과를 설명하기 위해 정량화 자체를 빛에 돌림 하는 것이 훨씬 더 어렵습니다.

Comton의 실험 후에도 Virus Bohr, Hendorikku Clay Mars 및 John Slater는 마지막으로, 소위 KBS 이론이라고 하는 Maxwell의 연속 전자기장 모델을 유지하십시오. KBS 이론의 중요한 특징은 에너지 절약 및 운동량 절약을 다루는 방법입니다. KBS 이론에서 물질과 복사 사이의 많은 상호 작용에 대해 에너지와 운동량은 평균적으로만 저장됩니다.

그러나 복잡한 Compton 실험을 통해 자연 보전법이 사람 사이의 상호 작용을 유지한다는 사실이 밝혀졌습니다. 따라서 Bohr와 그의 동료는 가장 영광스러운 장례식에 모델을 바쳤습니다. 그러나 KBS 모델의 실패 때문에 Werner Heisenberg는 매트릭스 역학을 개발했습니다.

전자 복사는 정량화되지 않았지만, 일부 물리학자들은 물질이 양자 역학의 법칙을 따르는 것처럼 보이는 준 고전적 모델을 만들어야 한다고 주장합니다. 화학 및 물리적 실험에서 광자의 존재에 대한 증거는 1970년대에 압도적이었으나 그 증거는 빛과 물질의 상호 작용에 의존하고 충분히 완전한 물질 이론이 그것을 설명할 수 있기 때문에 절대적으로 결정적인 것으로 간주될 수 있습니다. 그러나 1970년대부터 1980년대까지 모든 반 고전 이론은 광자 관련 실험으로 반박되었습니다. 따라서 정량화는 빛 자체의 본질이라는 아인슈타인의 가설이 입증되었다고 믿어집니다.

네온조명의 개발

블로각 — Wed, 9 Sep 2020 22:44:12 +0900

네온조명

네온 조명의 개발

가스 조명의 다음 단계는 1898년 대기에서 분리된 불활성 가스인 네온의 발광 특성을 활용하는 것입니다. 가이슬러 튜브에 넣으면 네온 불빛이 붉게 빛났습니다. 1910 년 프랑스 인 Georges Claude는 공기 액화 기술 개발에 성공했지만, 네온 조명 산업을 지원할 수 있는 부산물로 충분한 네온 가스를 얻었습니다. 네온 등은 1930년경 프랑스에서 일반 조명으로 사용되었지만, 에너지 효율은 기존 백열등만큼 좋지 않았습니다. 네온관 조명은 아르곤이나 수은 증기를 대체 가스로 사용하기 때문에 눈길을 끄는 간판 및 광고에 주로 사용됩니다. 네온 조명은 형광등의 개발과 관련이 있지만, Claude의 개선된 전극 (1915년 특허)은 전극 열화의 주요 원인인 "스퍼터링"을 극복합니다. 스퍼터링은 이온화된 입자가 전극에 닿아 금속 조각을 찢을 때 발생합니다. Claude의 발명품은 표면적이 넓은 전극이 필요했지만, 가스 조명의 주요 장애물을 극복할 수 있음을 입증했습니다.

네온 조명의 개발은 형광 페인트 (형광 조명의 마지막 핵심 요소)에도 중요합니다. 1926 년에 Jacques Riesler는 네온 튜브의 형광 코팅에 대한 프랑스 특허를 획득했습니다. 상업적으로 성공한 최초의 형광등으로서 이 램프의 주요 목적은 일반 조명이 아니라 광고였습니다. 그러나 이것은 형광 코팅의 첫 번째 사용이 아닙니다. Becquerel은 이전 에이 아이디어를 사용했고 Edison은 램프에 텅스텐 산 칼슘을 사용했습니다. 다른 많은 노력을 했지만 모두 비효율 성과 다양한 기술적 문제에 시달렸습니다. 특히 중요한 것은 Friedrich Meyer, Hans Joachim Spanner 및 Edmund Germen이 발명한 저압 "금속 증기 램프"입니다. "그들은 1927년 베를린에 있는 독일 회사의 직원이었습니다. 독일 특허를 획득했지만, 램프는 상업적으로 생산되지 않았습니다.

초기의 형광램프

블로각 — Wed, 9 Sep 2020 18:38:26 +0900

초기의 형광램프

Thomas Edison은 한때 형광등의 상업적 실행 가능성을 추구했습니다. 1896 년에 텅스텐 산 칼슘의 인광 분말로 코팅된 형광 램프가 발명되고 X 선으로 여기 되었지만 1907년에 특허를 받았지만 제조되지 않았습니다. 다른 많은 시도와 마찬가지로 조명에 가이슬러 튜브를 사용하려는 시도도 있었지만 짧은 수명과 백열등의 성공을 고려할 때 Edison은 전기 조명의 대안을 찾을 이유가 없었습니다. 1890 년대 같은 실험에서 Nikola Tesla는 녹색 빛을 방출하는 고주파 형광 전구를 개발했지만, Edison의 장치와 마찬가지로 상업적으로 성공하지 못했습니다.

Edison의 전직 직원은 상업적 성공을 위해 가스 방전 램프를 만들었습니다. 1895 년 Daniel McFarlan Moore (Daniel McFarlan Moore)는 이산화탄소 또는 질소를 사용하여 각각 흰색 또는 분홍색 톤을 방출하는 23m (6.69.8ft) 램프를 선보였습니다. 백열 전 구보다 훨씬 복잡하여서 고전압 전원과 인플레이션 압력 조절 시스템이 모두 필요합니다.

Moore 씨는 튜브의 공기 압력을 일정하게 유지하여 수명을 연장하는 전자 제어 밸브를 발명했습니다. Moore의 램프는 복잡하고 비싸서 고전압이 필요하지만, 백열등보다 훨씬 효율적이고 현대적인 백열등보다 자연광에 더 가깝습니다. 1904 년부터 Moore의 조명은 많은 상점과 사무실에 설치되었습니다. 이 성공은 제너럴 일렉트릭이 백열전구, 특히 필라멘트를 개선하는 힘을 촉진했습니다. GE의 노력은 텅스텐 기반 필라멘트의 발명에서 유익한 결과를 얻었습니다. 백열전구의 수명이 길고 효율이 높아 무어 램프의 주요 장점 중 하나가 제거되었지만, GE는 1912년에 특허를 받았습니다. 20여 년 후 형광등을 출시하면 이러한 특허와 이를 지원하는 발명 노력은 상당한 가치가 있을 것입니다.

Moore가 조명 시스템을 개발했을 때 Peter Cooper Hewitt는 1901년에 특허를 받은 수은 증기 램프 (US682692)를 발명했습니다. 저압에서 수은 증기를 통해 전류가 흐르면 휴잇 램프가 켜집니다. Moore의 램프와 달리 Hewitt의 제조 치수는 표준 치수에 도달하고 저압에서 작동합니다. 수은 증기 램프는 당시 백열등보다 에너지 효율적이었지만 청록색 램프 사용 때문에 사용이 제한되었습니다. 그러나 그것은 사진 및 특정 산업 공정에 사용됩니다.

유럽에서는 수은 증기 램프의 개발이 여전히 느리고 1930년대 초에 대규모 조명에만 사용되기 시작했습니다. 일부는 형광 코팅을 사용하지만 이러한 코팅은 주로 광 출력을 개선하기보다는 색상 보정에 사용됩니다. 수은 증기 램프는 안정기에 삽입된 형광등도 일정한 전류를 유지할 수 있을 것으로 예상합니다.

Cooper Hewitt는 조명에 수은 증기를 사용한 최초의 연구원이 아니었습니다. 초기 응답은 Wei, Rafiev, Aron, Bastian 및 Salisbury였습니다. 독일의 Kuch와 Retschinsky가 발명한 수은 증기 램프는 특히 중요합니다. 램프는 작은 구경의 전구를 사용하고 고압에서 높은 전류를 사용합니다. 전류의 영향으로 밸브는 더 높은 온도에서 작동해야 하며 석영 밸브를 사용해야 합니다. 전력 소모에 따른 광 출력은 다른 광원에 비해 우수하지만, 생성된 빛은 스펙트럼의 적색 부분이 부족하여 일반 조명에 적합하지 않습니다. 석영으로 전극을 밀봉하기 어렵기 때문에 램프 수명이 매우 짧습니다.

형광등의 발견

블로각 — Wed, 9 Sep 2020 15:30:04 +0900

형광등의 발견

특정 암석 또는 기타 물질의 특성을 이해하기 전에 수백 년 동안 관찰되었습니다. 19 세기 중반까지 실험자들은 부분적으로 비워진 유리 용기에서 방출되는 방사형 빛과 이를 통해 흐르는 전류를 관찰했습니다. 이것을 설명한 최초의 사람은 1852년에 케임브리지 대학의 아일랜드 과학자 인조지 스톡스 경이었는데, 그는 이 현상을 형석의 이름을 따서 명명했습니다. 예. 이 설명은 1840년대 영국 과학자 Michael Faraday가 1860년대 James Clark Maxwell이 개발한 전기 및 광학 현상의 특성을 기반으로 합니다.

독일 유리 송풍기 Heinrich Geisler가 수은 진공 펌프를 만들고 진공청소기로 유리관을 진공청소기로 청소 한 1856년까지는 거의 발생하지 않습니다. Geisler는 최초의 가스 방전 램프인 Geisler 관을 발명했습니다. 결과적으로 금속 전극이 양쪽 끝에 부착됩니다. 전극 사이에 고전압을 가하면 그로우 방전 때문에 튜브 내부가 밝아집니다. 이 튜브에 다양한 화학 물질을 넣어 다양한 색상을 만들 수 있으며 섬세한 가이슬러 튜브는 오락용으로 판매됩니다. 그러나 더 중요한 것은 이것은 과학 연구에 이바지한 것입니다. Julius Flecker는 가이슬러관을 실험한 최초의 과학자 중 한 명으로 1858년 가이슬러관에서 발생하는 발광 효과를 체계적으로 설명했습니다. 그는 또한 튜브의 빛이 전자기장에 접근함에 따라 이동한다는 중요한 관찰을 했습니다. Alexander Edmund Becquerel (Alexander Edmund Becquerel)은 1859년에 Geisler 튜브에 놓인 물질이 빛을 방출할 것이라고 관찰했습니다. 그는 또한 튜브 표면에 얇은 발광 물질 층을 코팅했습니다. 형광이 발생하지만, 튜브는 매우 비효율적이며 수명이 짧습니다.

더 나은 진공의 결과로 Geisler 튜브의 문의는 계속됩니다. 가장 유명한 것은 과학 연구에서 William Crooks가 사용하는 진공관입니다. 튜브는 Hermann Sprengel에서 제조한 고효율 수은 진공 펌프로 비워졌습니다. Crooks 등의 연구는 1897년 J.J. Thompson과 1895년 Wilhelm X-ray에 의해 전자를 발견했습니다. 그러나 진공 상태가 좋고 전기 자극 때문에 발광에 필요한 미량 가스가 부족하여서 슬리 튜브에 빛이 거의 없습니다.

LED램프에 대해

블로각 — Wed, 9 Sep 2020 11:19:57 +0900

led램프란?

LED램프란?

LED 램프 또는 LED 전구는 하나 이상의 LED를 사용하여 빛을 생성하는 등기구에 사용되는 등기구입니다. LED 램프의 수명은 백열등과 동등한 수명의 몇 배입니다. 일부 LED 칩은 와트 당 최대 303 루멘을 방출할 수 있습니다 (Cree 및 기타 LED 제조업체). 그러나 주 전원 라인에서 작업할 때 LED 램프에는 전자 LED 드라이버 회로가 필요하며 이 회로의 손실은 램프의 효율이 사용되는 LED 칩의 효율보다 낮음을 의미합니다. 시장에서 가장 효율적인 LED 램프의 효율은 200 루멘 (LME)입니다. 앞으로 10년 동안 LED 램프 시장은 2014년 초 20억 달러에서 2023년 250억 달러로 12배 이상 성장하고 연간 25% 성장할 것으로 예상합니다. 2016 년 현재 많은 LED가 백열전구에 필요한 에너지의 10% 만 소비합니다.

대부분의 형광등과 마찬가지로 LED는 예열 지연 없이 즉시 최대 밝기를 유지합니다. 빈번한 개폐는 형광등의 수명을 단축하지 않습니다. LED의 수명에 따라 광 출력이 점차 감소합니다.

일부 LED 램프는 백열등 또는 형광등을 직접 대체하도록 설계되었습니다. LED 조명 패키지에서 방출되는 빛의 양 (루멘), 전력 소비 (와트), 색온도 (켈빈) 또는 색상 설명 (예 : "온백색", "냉 백색"및 "일광") , 작동 온도 범위 및 루멘 단위의 같은 출력은 때에 따라 제공된 백열등에 해당하는 와트를 표시합니다.

LED의 발광 특성은 램프 디자인에 영향을 미칩니다. 단일 전원 LED는 백열전구와 같은 배수의 전력을 출력할 수 있지만, 일반 조명 응용 제품에는 여러 개의 LED가 사용됩니다. 이는 비용, 배광 및 열 분산을 개선하고 때에 따라 색상 성능 특성도 향상합니다.

LED는 작동을 위해 직류 (DC)를 사용합니다. 주 전류는 교류 (AC)이며 일반적으로 LED에 허용되는 전압보다 훨씬 높습니다. LED 조명에는 주 교류를 올바른 전압에서 직류로 변환하는 회로가 포함되어 있습니다. 이러한 회로에는 정류기 또는 커패시터가 포함되어 있으며 다른 활성 전자 부품이 있을 수 있습니다. 이것은 또한 조명을 어둡게 합니다. LED 필라멘트 램프에서는 직렬연결된 많은 LED의 작동 전압이 AC 전원 공급 장치와 거의 같기 때문에 구동 회로가 단순화됩니다. LED를 그리드에 연결하려면 전원 공급 장치 (드라이버)가 필요합니다. 일반적으로 조명 기술에 따라 전류 파형에 약간의 왜곡이 포함됩니다.

LED를 활용한 영역들

블로각 — Tue, 8 Sep 2020 21:50:21 +0900

led를 활용한 영역

LED의 활용영역

LED의 빛은 매우 빠르게 변조될 수 있으므로 광섬유와 빈 공간 광통신에 널리 사용됩니다. 여기에는 적외선 LED를 자주 사용하는 TV와 같은 리모컨이 포함됩니다. 광 절연 기는 LED와 광 다이오드 또는 광 트랜지스터의 조합을 사용하여 두 회로 간에 전기적 절연을 수행하는 신호 경로를 제공합니다. 이것은 의료 장비에 특히 유용합니다. 의료 장비에서 생명체와 접촉하는 저전압 센서 회로 (일반적으로 배터리 전원)의 신호는 위험한 전압에서 작동하는 기록 또는 감시 장비에서 발생할 수 있는 전기 간섭으로부터 전기적으로 절연되어야 합니다. 광 아이 솔에 이 터를 사용하여 공통 접지 전위가 없는 회로 간에 정보를 전송할 수도 있습니다.

많은 센서 시스템은 신호 소스로 빛에 의존합니다. 센서의 요구 사항에 따라 LED는 이상적인 광원입니다. Nintendo Wii의 센서는 적외선 LED를 사용합니다. 맥박 산소 측정기는 산소 포화도를 측정하는 데 사용됩니다. 일부 평판 스캐너는 일반적인 냉음극 형광등 대신 RGB LED 어레이를 광원으로 사용합니다. 3 색 조명을 별도로 제어할 수 있기 때문에 스캐너는 예열 없이 자동으로보다 정확한 색상 균형을 조정하고 얻을 수 있습니다. 마찬가지로, 스캔 중인 페이지는 한 번에 한 가지 색상의 빛으로만 비치기 때문에 센서는 끝에 흑백으로만 표시할 수 있습니다.

LED는 광 다이오드로도 사용할 수 있으므로 발광 및 감지 모두에 사용할 수 있습니다. 예를 들어 손가락이나 스타일러스에서 반사된 빛을 기록하는 터치스크린에서 사용할 수 있습니다. 많은 재료와 생물학적 시스템은 빛에 민감하고 의존합니다. Glolite는 식물의 광합성을 향상하기 위해 LED를 사용하고, 살균을 위해 물 또는 기타 물질에 있는 박테리아 나 바이러스를 제거하기 위해 UV LED를 사용합니다.

스펙트럼 범위가 247nm ~ 386nm인 Deep UV LED는 물 및 공기 정화, 표면 소독, 에폭시 경화, 자유 공간 비 관찰 통신, 고성능 액체 크로마토그래피, UV 경화 및 인쇄, 광선 요법, 의료 분석 장비, DNA 흡수 등에 사용됩니다. .

LED는 전자 회로의 품질을 위한 전압 표준으로도 사용됩니다. 저전압 레귤레이터에서 제너 다이오드 대신 순방향 전압 강하 (적색 LED는 약 1.7V, 적외선 LED는 1.2V)를 확인하십시오. 빨간색 LED는 무릎 위로 가장 평평한 I 곡선을 가지고 있습니다. 질화물 기반 LED는 I 곡선이 다소 가파르기 때문에의 용도로 사용할 수 없습니다. LED의 순방향 전압은 제너 다이오드의 전류 의존성보다 훨씬 크지만 전압이 3V 미만인 제너 다이오드의 적용은 널리 보급되지 않았습니다.

저전압 조명 기술 (LED, OLED 등)은 점점 작아지고 두께가 낮은 소재를 조립하는 데 적합하며, LED 월페이퍼 형태의 광원과 내부 벽을 결합하는 실험이 진행 중입니다.

청색 LED의 발견

블로각 — Sun, 6 Sep 2020 07:40:52 +0900

청색 LED

BLUE LED

1972년 스탠퍼드 대학의 Herb Marsha와 Wally Lines는 재료 과학 및 공학 박사 학위를 공부하고 있었고 마그네슘이 도핑된 질화 갈륨을 사용하여 청자색의 첫 번째 배치를 생산했습니다. LED. Marsha는 RCA 연구소에서 휴가를 보내는 동안 Jacques Pankove와 함께 일했습니다. Mar scar가 스탠퍼드 대학을 떠난 지 2 년 후인 1971년에 RCA 동료인 Pankov와 Ed Miller는 아연 도핑된 질화 갈륨의 첫 번째 청색 전계 발광을 시연했습니다. 그러나 Pankov와 Miller는 나중에 최초의 실제 GaN 발광 다이오드인 녹색 빛을 방출했습니다. 1974 년 미국 특허청은 1972년 Marsca, Lines 및 Stanford University의 David Stephenson 교수에게 특허를 부여했습니다 (미국 특허 US 3819974A). 오늘날에도 질화 갈륨의 마그네슘 도핑은 여전히 모든 상용 청색 LED 및 레이저 다이오드의 기초입니다. 1970 년대 초, 이러한 장치는 지루하고 비실용적이었으며 질화 갈륨 장치에 관한 연구는 여전히 매우 늦었습니다.

1989 년 8월 Cree는 간접 밴드 격차 반도체로 생산된 실리콘 카바이드 (SiC) 기반의 최초 상용 청색 LED를 발표했습니다. SiC LED의 효율은 0.03% 미만으로 매우 낮지만 가시광선 스펙트럼의 파란색 부분에서 빛을 방출합니다.

1980 년대 후반, GaN 에리 택솔 성장과 p 형 도핑의 상당한 발전으로 GaN 기반 광전자 장치의 현대화가 이루어졌습니다. 이를 바탕으로 Boston University의 Theodore Mustacus (Theodore Mustacus)는 1991년 고휘도 청색 LED를 제조하는 새로운 2단계 방법에 대한 특허를 획득했습니다.

2 년 후인 1993년 Nichia Corporation의 Shun Nakamura는 질화 갈륨 성장 방법을 사용하는 고휘도 청색 LED를 시연했습니다. 동시에 나고야의 ISAM Akasaki와 Hiroshi Amado는 사파이어 기판에 중요한 GaN 증착 물을 개발하고 GaN p 형 도핑을 시연하고 있습니다. 이 새로운 개발은 LED 조명에 혁명을 가져왔고 고출력 청색 광원을 현실로 만들었으며 청색광 및 기타 기술 개발을 촉발했습니다.

Nakamura 씨는 그의 발명으로 2006 Millennium Technology Award를 수상했습니다. 나카무라 씨, 아미노 히로시 씨, 아마 사기 이사 무씨가 청색 LED의 발명으로 2014년 노벨 물리학상을 받았습니다. 2015 년 미국 법원은 3개 회사가 Mustakas의 이전 특허를 침해했다고 판결하고 면허증 비용으로 1,300만 달러 이상을 지급하도록 명령했습니다.

1995 년 Cardiff University Research Institute (GB)의 Alberto Barbieri는 고휘도 LED의 효율성과 신뢰성을 연구하고 (Al Ga INGA As) "투명 접촉"에 인듐 주석 산화물 (ITO)의 사용을 시연했습니다.

2001 년과 2002년에 질화 갈륨 (GaN) LED가 실리콘 위에 성장했습니다. 프로세스가 성공적으로 시연되었습니다. 2012 년 1월 SRAM은 Plessey Semiconductors에서 실리콘 기판 및 GaN-on-silicon LED에서 성장한 고전력 INGAR LED를 생산했습니다. 2017 년 현재 일부 업체에서는 LED 제조용 기판으로 SiC를 사용하고 있지만 질화 갈륨과 가장 유사한 특성이 있는 사파이어가 보편화하여 사파이어 웨이퍼 (패턴 웨이퍼)의 형태화 수요가 감소하고 있다. 삼성, 케임브리지 대학, 도시바가 Gabon SIDED 연구를 진행하고 있다. Toshiba는 저금리 때문에 연구를 중단했습니다. 어떤 사람들은 실리콘에서 하기 어려운 에리 택솔 처리를 선택하고, Cambridge University와 같은 다른 사람들은 격자 불일치와 열팽창 계수를 줄이기 위해 다층 구조를 선택하여 LED 헤드가 고온 (크리스털)에 있지 않도록 합니다. 발열을 억제하고 발광 효율을 향상합니다. 에리 택솔 (또는 패턴 사파이어)은 나노 압착 석판인쇄로 완성할 수 있습니다. GaN은 일반적으로 리프트 오퍼 효과를 최대한 활용하기 위해 금속 유기 기상 증착 (MOCVD)을 사용하여 증착됩니다.

최초의 상업적 발광다이오드

블로각 — Sun, 6 Sep 2020 01:32:44 +0900

발광다이오드

상업적으로 사용된 발광다이오드

가시 파장 LED의 최초 상업적 사용은 종종 백열등 및 네온램프의 대안으로 사용되며, 실험실 및 전자 장비와 같은 값 비싼 장비의 7 구분 디스플레이에서 처음으로 그리고 계산기, 텔레비전과 라디오에서 처음으로 사용됩니다. 1968년까지 가시광선 LED와 적외선 LED는 매우 비쌌고 실제 사용량은 단위당 200달러로 매우 적었습니다.

1962 년부터 1968년까지 Howard C가 이끄는 HP의 연구팀은 실용적인 LED 연구 개발 (R & D)에 참여했습니다. 저는 Boden Gerald P. P. Pigini와 Mohammed입니다. 저는 HP Labs의 HP Associates 및 Atalla입니다. 동시에 Atalla는 HP에서 GaAs, 갈륨비소 (GRASP) 및 인듐 비소 (Ines) 장치에 대한 재료 과학 연구 프로그램을 시작했으며 몬샌토와 협력하여 최초의 LED 제품을 개발했습니다. 가장 초기의 LED 제품은 1968년에 출시된 HP LED 모니터와 Monsanto LED 표시기였습니다. Monsanto는 1968년에 GRASP를 사용하여 가시광 LED의 표면 및 대량 생산에 적합한 적색 LED를 생산한 최초의 조직입니다. Monsanto는 이전에 HP에 GRASP를 제공할 것을 제안했지만, HP는 독점적인 GRASP를 확장하기로 했습니다. 1969 년 2월, Hewlett-Packard는 집적 LED 회로 기술을 사용하는 최초의 LED 장치인 HP 5082-7000 디지털 표시기를 출시했습니다. 최초의 스마트 LED 디스플레이이자 디지털 디스플레이 기술의 혁명이었으며 디지털 튜브를 대체하고 나중에 LED 디스플레이의 기반이 되었습니다.

Atalla는 HP를 떠나 1969년에 Fairchild Semiconductor에 합류했습니다. 1969 년 5월 설립부터 1971년 11월까지 Microwave and Optical Electronics Corporation의 부사장 겸 총괄 관리자를 역임했습니다. 그는 LED에 관한 연구를 계속했고 1971년에 표시등과 광학 판독기에 LED 사용을 제안했습니다. 페어차일드 옵트 전자공학은 1970년대에 각각 5센트 미만으로 상업적으로 성공한 LED 장치를 생산했습니다. 이 장치는 평면 공정으로 제조된 화합물 반도체 칩을 사용합니다 (Atalla의 표면 패시베이션 방법을 기반으로 Jean Hoerni가 개발). 칩 제조를 위한 평면 처리와 혁신적인 패키징 방법을 결합하여 페어차일드 팀은 광전자 공학의 선구자인 Thomas Brant 의지도 아래 필요한 비용 절감을 달성할 수 있었습니다. LED 제조업체는 이 방법을 계속 사용합니다.

원래의 빨간색 LED는 조명 출력이 영역을 비추기에 충분하지 않기 때문에 표시기로만 사용할 수 있습니다. 계산기의 판독 값이 너무 작아서 플라스틱 렌즈가 한곳에 조립되어 판독할 수 있습니다. 그 이후로 다른 색상도 일반화되어 장비 및 장치에 나타납니다.

트랜지스터와 같은 초기 LED는 빛을 방출하기 위해 유리창이나 렌즈가 있는 금속 사례에 캡슐화되었습니다. 최신 표시기 LED는 투명 성형 플라스틱 케이스 (관형 또는 직사각형)에 캡슐화되어 있으며 장치의 색상에 따라 색상이 지정됩니다. 적외선 장치를 염색하여 가시광선을 차단할 수 있습니다. 고전력 LED의 방열 효율을 개선하기 위해 더 복잡한 패키지가 사용되었습니다. 표면 실장 LED는 패키지 크기를 더욱 줄여줍니다. 광 커넥터는 광섬유 케이블용 LED에 연결할 수 있습니다.

초기 발광다이오드

블로각 — Sat, 5 Sep 2020 21:16:21 +0900

초기 발광다이오드

초창기의 발광다이오드

전기 발광 현상은 1907년에 Marconi 연구소에서 실리콘 카바이드 결정과 고양이수염 탐지기를 통해 영국의 실험자 H.J. 에 의해 발견되었습니다. 러시아 발명가 Oleg Josef는 최초의 LED가 1927년에 제조되었다고 보고했습니다. 그의 연구는 소련, 독일 및 영국의 과학 저널에 실렸지만 수십 년 동안 이러한 발견을 하지 못했습니다.

1936 년 Georges Distorau는 황화아연 (ZnS) 분말이 절연체 위에 떠 있고 여기에 적용된 다른 전기장이 전기 발광을 일으킬 수 있음을 관찰했습니다. 그의 간행물에서 Destoriau는 종종 발광을 "잃어버린 v- 빛"으로 언급합니다. Destoria는 라듐 연구 및 발광 분야의 초기 개척자이기도 한 Madame Curie의 실험실에서 근무했습니다.

헝가리의 Zoltan Bay와 Gyorgy Szigeti는 1939년 헝가리에서 불순물을 기반으로 흰색, 노란색 흰색 또는 녹색 흰색을 방출하는 SiC 기반 조명 장치에 대한 특허를 획득했습니다.

Kurt Lehovec, Carl Accardo 및 Edward Jamgochian은 1951년에 이러한 최초의 LED를 설명했습니다. 그들은 배터리 또는 펄스 발생기 전류 소스와 SiC 결정을 사용하는 장치를 사용했습니다 (1953년 순수 결정과 비교).

1955 년 American Radio Corporation의 Rubin Braun stein은 갈륨비소 (GaAs) 및 기타 반도체 합금의 적외선 복사에 대해 보고했습니다. Braun stein은 갈륨 안티몬 화물 (GASB), GaAs, 인듐 인화물 (NIP) 및 실리콘 게르마늄 (sigh)의 합금을 사용하여 간단한 다이오드 구조를 통해 실온 및 77 켈빈에서 적외선을 관찰합니다.

1957 년 브라운 슈타인은 단거리 무선 통신 밖에서도 기본 장비를 사용할 수 있음을 증명했습니다. Kraemer Braun stein이 지적했듯이 "... 우리는 간단한 광학 링크를 설정했습니다. 레코드 플레이어의 음악은 긍정적인 것을 변조하는 데 사용됩니다. 현재로. 방출된 빛은 약간 떨어진 PBS 다이오드로 감지됩니다. 신호는 오디오 증폭기에 입력되고 스피커에서 재생됩니다. 빔을 차단하여 음악을 맘 춥니다. 이 설정을 사용하게 되어 기쁩니다. 이 설정에서는 광통신 애플리케이션에 LED를 사용하는 것이 좋습니다.

1961 년 9월, James R. Baird와 Gary Pittman은 텍사스 댈러스에 있는 Texas Instruments에서 일하면서 GaAs 기판에서 터널을 발견했습니다. 다이오드의 근적외선 (900nm) 방출. 1961 년 10월까지 GaAspn 접합 이미 터와 전기적으로 절연된 반도체광 검출기 간의 효과적인 발광 및 신호 결합이 입증되었습니다. 1962년 8월 8일 Baird와 Pittman은 연구 결과를 바탕으로 "반도체 방사 다이오드"라는 특허를 신청했으며, 이 특허는 순방향 바이어스에서 효과적으로 방출할 수 있는 떨어진 된 음극 접점을 제공합니다. 적외선. 장착된 아연 확산 pn 접합 LED를 설명하십시오. 미국 특허 및 상표국은 실험실, RCA Research Labs, IBM Research Labs, Bell Labs 및 Lincoln Labs에서 제출 한 공학 설명에 따라 작업의 우선순위를 정한 MIT의 GE입니다. 두 발명가는 최초의 실용적인 LED GaAs 적외선 발광입니다. 다이오드 (US 3293513)가 특허를 신청했습니다. Texas Instruments (TI)는 특허를 신청한 직후 적외선 다이오드를 제조하는 프로젝트를 시작했습니다. 1962년 10 월 TI는 순수한 GaAs 크리스털을 사용하여 890nm 광 출력을 생성하는 최초의 상용 LED 제품 (SNX-100)을 출시했습니다. 1963 년 10 월 TI는 최초의 반구형 LED SNX-110을 출시했습니다.

가시 스펙트럼 (빨간색) LED는 1962년 10 월 9일 뉴욕 Chirac에 있는 General Electric Company에서 근무하는 동안 Nick Horonac Jr.가 시연했습니다. Holonyak과 Bevacqua는 1962년 12월 1일 "Applied Physics Letters"잡지에서 이 LED를 보고했습니다. 전 Holonyak 대학원생 M. George Cranford (29세)는 1972년에 최초의 노란색 LED를 발명하여 빨간색과 주황색 LED의 밝기를 10배까지 높였습니다. 1976 T.P. Pia sol은 광섬유 전송 파장 전용의 새로운 유형의 반도체 재료를 개발하여 광섬유 통신을 위한 최초의 고휘도, 고효율 LED를 설계했습니다.

발광다이오드에 대해서

블로각 — Sat, 5 Sep 2020 18:05:24 +0900

발광다이오드

LED (Light Emitting Diode)는

전류가 흐르면 빛을 내는 반도체 광원입니다. 반도체의 전자는 전자의 정공과 재결합하여 광자의 형태로 에너지를 방출합니다. 빛의 색 (광자의 에너지에 해당)은 전자가 반도체의 밴드 격차를 통과하는 데 필요한 에너지에 의해 결정됩니다. 백색광은 반도체 장치에 다중 반도체 또는 발광 형광체 층을 사용하여 얻을 수 있습니다.

초기 LED는 1962년에 실용적인 전자 부품으로 등장했으며 저 강도 적외선 (IR) 빛을 방출했습니다. 적외선 LED는 다양한 가전제품의 원격 제어 회로에 사용됩니다. 최초의 가시광선 LED는 빨간색과 낮은 강도로 제한되었습니다. 최신 LED는 가시광선, 자외선 및 적외선 파장에 반응하여 높은 광 출력을 제공합니다.

초기 LED는 소형 백열전구를 대체하기 위한 표시기로 사용되었으며 7 구분 디스플레이로 자주 사용되었습니다. 최근에는 실내외 조명에 적합한 고출력 백색 LED가 개발되고 있다. LED가 새 디스플레이 또는 센서를 생성하고 전환 중입니다. 높은 환율은 고급 통신 기술에 도움이 됩니다.

백열 광원과 비교할 때 LED는 낮은 전력 소비, 긴 수명, 향상된 물리적 견고성, 소형화 및 빠른 스위칭 등 많은 장점을 가지고 있습니다. LED는 항공 조명, 자동차 전조등, 광고, 일반 조명, 신호등, 섬광 조명, 벽지 조명, 원예 등, 의료 기기 등 다양한 용도로 사용됩니다.

레이저와 달리 LED에서 방출되는 빛은 스펙트럼에서 일관 적이지 않으며 흑백이 아닙니다. 그러나 스펙트럼은 사람의 눈이 순수한색 (채도)처럼 보일 만큼 좁습니다. 더욱이 대부분 레이저와 달리 방사선은 공간적으로 일관성이 없어서 레이저의 매우 높은 밝기 특성에 접근하는 것이 불가능합니다.

지속할 수 있는 운송수단

블로각 — Fri, 4 Sep 2020 17:37:59 +0900

운송수단

지속 가능한 운송수단

지속 가능한 운송은 사회, 환경 및 기후 영향의 관점에서 볼 때 광범위한 지속 가능한 운송입니다. 지속 가능성을 평가하기 위한 요소에는 도로, 수로 또는 항공 운송, 에너지 및 운송 인프라 (도로, 철도, 항공로, 수로, 운하, 부두)에 사용되는 특정 차량이 포함됩니다. 또한, 운송 사업, 물류 및 운송 유형 개발 평가에도 참여하고 있습니다. 운송 지속 가능성은 주로 운송 시스템의 효과와 효율성, 그리고 환경과 기후에 미치는 영향으로 측정됩니다.

대부분의 경우 단기 활동은 연료 효율 및 차량 배출 관리의 단계적 개선을 촉진할 수 있으며, 장기 목표에는 화석 기반 에너지에서 다른 대안 (예 : 재생 가능 에너지 또는 기타 재생 가능 자원 사용)으로의 전환이 포함됩니다. 운송 시스템의 전체 수명주기에는 지속 가능성 평가 및 최적화가 필요합니다.

지속 가능한 운송 시스템은 그들이 봉사하는 지역 사회의 환경, 사회 및 경제적 지속 가능한 발전에 적극 이바지하고 있습니다. 교통 시스템은 사회적, 경제적 연결을 제공하기 위해 존재하며 사람들은 이동성 증가를 통해 가난한 세대가 제공하는 기회를 즉시 활용하고 저탄소 교통 옵션으로부터 큰 혜택을 받습니다. 이동성 증가의 이점은 운송 시스템의 환경, 사회 및 경제적 비용과 비교되어야 합니다.

운송 시스템은 전 세계 에너지 소비량과 이산화탄소 배출량의 20 ~ 25%를 차지하며 환경에 중대한 영향을 미칩니다. 배출량의 거의 97%는 화석 연료의 직접 연소에서 발생합니다. 운송 때문인 온실가스 배출량은 다른 에너지 사용 부문보다 빠르게 증가하고 있습니다. 도로 운송은 또한 지역 대기 오염과 스모그의 주요 원인입니다.

유엔 환경 프로그램 (UNEP)은 매년 240만 명이 실외 대기 오염 때문인 조기 사망을 피할 수 있다고 추정합니다. 특히 해로운 것은 미세 먼지의 일부인 블랙 카본의 방출입니다. 카본 블랙은 호흡기 및 발암성 질환의 원인으로 간주하며 지구 기후 변화에 크게 기여했습니다. 온실가스 배출과 먼지의 관계는 배출량을 줄이고, 기후 변화를 완화하고, 지역 차원에서 지속 가능한 투자로서 대기 질을 개선함으로써 저탄소 운송을 증가시키고 있습니다.

교통의 사회적 비용에는 교통사고, 대기 오염, 신체 활동 부족, 출퇴근하는 가족 구성원의 시간 손실, 유가상승에 대한 취약성이 포함됩니다. 이러한 부작용 대부분은 자동차를 소유하거나 운전할 가능성이 가장 적은 사회 집단에 불균형적으로 영향을 미칩니다. 교통 체증은 사람들의 시간을 낭비하고 상품이나 서비스의 배송을 지연시켜 사람들이 지급하게 합니다.

전통적인 교통 계획, 특히 차량의 이동성을 향상하기 위해 설계된 계획은 더 광범위한 영향을 충분히 고려하지 않을 수 있습니다. 그러나 교통의 실제 목적은 일, 교육, 상품 및 서비스, 친구와 가족에 대한 접근이며, 동시에 입증된 기술은 교통 상황을 개선하는 동시에 환경 및 사회적 영향을 줄이고 교통 혼잡을 관리할 수 있습니다. 있다. 도시 교통의 활력, 생활 가능성 및 지속 가능성을 개선하기 위한 보다 광범위한 계획의 목적으로 교통 네트워크의 지속 가능성을 성공적으로 개선 한 커뮤니티가 그렇게 하고 있습니다.

바이오 연료의 예시

블로각 — Fri, 4 Sep 2020 10:18:59 +0900

바이오연료의 예시

식물성 기름

직접 전파 기름은 일반적으로 연료로 사용되지 않지만, 품질이 낮은 기름이 사용됩니다. 사용된 식물성 기름은 점점 더 바이오 디젤로 가공되거나 (드물게) 정제수 또는 미립자에 의해 연료로 사용됩니다.

100 % 바이오 디젤 (B100)과 마찬가지로 연료 주사기가 효율적인 연소를 위해 식물성 기름을 올바른 방식으로 주입하려면 식물성 기름 연료를 코일이나 열교환기를 통해 가열하여 디젤의 점도를 줄여야 합니다. 온화한 기후에서는 간단합니다. MAN B W Diesel, Watsila, Deutz AG 및 Elsbeth와 같은 많은 소규모 회사는 시판 후 수정하지 않고도 식물성 기름과 호환되는 엔진을 제공합니다.

식물성 기름은 커먼레일 또는 단위 분사 전자 디젤 분사 시스템을 사용하지 않는 많은 구형 디젤 엔진에도 사용할 수 있습니다. 간접 분사 엔진 연소실 설계는 식물성 기름에 가장 적합한 엔진입니다. 이 시스템은 상대적으로 큰 오일 분자의 연소 시간을 증가시킵니다. 일부 오래된 엔진, 특히 Mercedes (Mercedes)는 아마추어가 수정하지 않고 실험했습니다. 몇몇 드라이버는 "Pump Deuce"이전에 VWTDI 엔진을 사용하거나 직접 분사가 있는 다른 같은 엔진을 사용하여 제한적으로 성공했습니다. Elsbett 및 Wolf와 같은 회사는 전문가용 변환 복장을 개발했으며 지난 수십 년 동안 수백 개의 변환 복장을 성공적으로 설치했습니다.

지방은 수소화되어 디젤로 전환될 수 있습니다. 이 제품은 높은 세찬가, 낮은 방향족, 낮은 황 및 무산소를 가진 자유 체인 탄화수소입니다. 수소화된 기름은 어떤 비율로든 디젤과 혼합될 수 있습니다. 바이오 디젤과 비교하여 저온에서의 우수한 성능, 저장 안정성 및 미생물 공격에 대한 내성과 같은 많은 장점이 있습니다.

바이오 에테르

바이오 에테르 (연료 에테르 또는 산소화 연료라고도 함)는 옥탄 부스터로 사용할 수 있으며 이소부틸 랜과 같은 반응성 이소 올레핀과 바이오 에탄올의 반응으로 생성되는 비용 효율적인 화합물입니다. 바이오 에테르는 밀이나 사탕무로 만들어집니다. 또한, 엔진 성능을 향상하면서 엔진 마모와 독성 배출을 크게 줄일 수 있습니다. 영국에서는 바이오 에테르가 석유 에테르를 대체할 가능성이 매우 높지만 에너지 밀도가 낮아서 바이오 에테르 자체가 연료가 될 가능성은 낮습니다. 우리는 지상의 오존 배출량을 획기적으로 줄임으로써 대기 질에 이바지했습니다.

운송 연료의 경우, 다이메틸에테르, 디 에틸에테르, 메틸 테라 뷰틸 에테르 (MTBE), 에틸 테라 뷰틸 에테르 (ETBE), 테라 아닐 메틸에테르 (TAME), 테라 아닐 에틸 (TAFE)에는 6개의 에테르 첨가제가 있습니다.

EFOA (European Fuel Oxygenates Association)는 납을 대체하는 가장 일반적인 연료 에테르로 메틸 테라 뷰틸 에테르 (MTBE)와 에틸 테라 뷰틸 에테르 (ETBE)를 확인했습니다. Ethel은 고독성 화합물을 대체하기 위해 1970년대에 유럽에 도입되었습니다. 유럽인들은 여전히 바이오 에테르 첨가제를 사용하고 있지만, 미국은 더는 산소를 요구하지 않기 때문에 바이오 에테르는 주요 연료 첨가제로 사용되지 않습니다.

바이오 디젤에 대해

블로각 — Fri, 4 Sep 2020 07:07:32 +0900

바이오디젤

바이오 디젤은 유럽에서 가장 흔한 바이오 연료입니다.

에스터 교환 반응을 통해 그리스로 만들어지며 화석 및 광물 디젤과 같은 조성을 한 액체입니다. 화학적으로 주로 지방산 메틸 에스터 (또는 에틸 에스터) (FAME)로 구성됩니다. 바이오 디젤의 원료는 동물성 지방, 식물성 기름, 대두, 유채, 자트로파, 마라, 겨자, 아마, 해바라기, 야자유, 대마, 들썩, pongamia pinata 및 조류를 포함합니다.

2 세대 디젤 B100과 비교할 때, 순수 바이오 디젤 (B100 일명 깨끗한 바이오 디젤)은 현재 배기가스를 최대 60%까지 감소시킵니다. 2020 년 현재 CAIRO Australia의 연구자들은 엔진 윤활유로 홍화 유를 연구하고 있으며 미국 몬태나 주립 대학 첨단 연료 센터의 연구자들은 대형 디젤 엔진에서 홍화 유의 성능을 연구하고 있습니다. 그 결과는 "변화"로 평가됩니다.

미네랄 디젤과 혼합하면 모든 디젤 엔진에 바이오 디젤을 사용할 수 있습니다. 순수한 형태 (B100)의 디젤 엔진으로도 사용할 수 있지만, 사용되는 원료에 따라 연료 온도가 낮아질수록 점도가 높아져 겨울철 사용 시 유지 보수 및 성능 문제가 발생할 수 있습니다.

일부 국가 / 지역에서는 제조업체의 B100 디젤 엔진에 보증이 적용됩니다. 예를 들어 독일의 폭소 박겐에서는 운전자가 B100으로 전환하기 전에 폭소 박겐 환경 서비스 부서에 연락해야 합니다. 1994 년 이후 대부분은 바이오 디젤은 디젤 엔진과 호환됩니다. 디젤 엔진의 기계식 연료 분사 시스템은 "Viton"(듀퐁사 제조) 합성 고무를 사용합니다. 그러나 2014년 이전에는 바이오 디젤 배출량 관리 협약이 없었기 때문에 순수 바이오 디젤 사용이 인증된 차량은 없었습니다.

1990 년대 후반부터 전자 제어 "커먼 레일"및 "유닛 주사기"유형 시스템은 기존 디젤 연료와 혼합된 바이오 디젤만 사용할 수 있습니다. 이 엔진에는 연료의 점도에 매우 민감한 원자화된 다단계 분사 시스템이 있습니다. 현재 세대의 대부분의 디젤 엔진은 연료 레일 설계에 의존하지만 엔진 자체를 변경하지 않고도 B100에서 실행할 수 있습니다. 바이오 디젤은 효과적인 용매이며, 바이오 연료는 연료 탱크와 파이프의 오래된 침전물을 용해해 화석 디젤 침전물을 정화하기 때문에 엔진 필터를 더 자주 교체해야 할 수 있습니다. 또한, 엔진 연소실은 효과적으로 탄소 침전물을 제거하고 효율성을 유지할 수 있습니다. 여러 유럽 국가에서 바이오 디젤 상표의 5%가 널리 사용되고 있으며 수천 개의 주유소에서 구할 수 있습니다. 바이오 디젤은 또한 산소화 연료이기 때문에 화석 디젤보다 탄소가 적고 수소와 산소가 더 많이 포함되어 있습니다. 이것은 바이오 디젤의 연소를 개선하고 연소하지 않은 탄소의 미립자 배출을 감소시킵니다. 그러나 순수한 바이오 디젤을 사용하면 NOx 배출량이 증가합니다.

바이오 디젤은 무독성이며 생분해성이며 125° F (52° C)의 석유 디젤과 비교할 때 약 300° F (148° C)의 더 높은 인화점을 가지고 있습니다.

미국에서는 상용 트럭과 시영 버스의 80% 이상이 디젤로 구동됩니다. 2004년부터 2005년까지 미국의 신흥 바이오 디젤 시장은 200% 성장한 것으로 추정됩니다. 2006 년 말까지 바이오 디젤 생산량은 3배 (2004년 기준)가 10억 갤런 (380,000 세제곱미터) 이상으로 증가한 것으로 추정됩니다.

프랑스에서는 프랑스 디젤 차량이 사용하는 연료의 8%에 바이오 디젤이 포함되어 있습니다. Avril Lavigne Group은 매년 EU에서 소비되는 1,100만 톤의 바이오 디젤 중 5분의 1인 Diester 상표로 생산합니다. 유럽의 선도적인 바이오 디젤 생산 업체입니다.

바이오 연료의 예시

블로각 — Fri, 4 Sep 2020 03:55:25 +0900

바이오연료의 예시

1, 2, 3 또는 4세대 바이오 연료 생산 공정은 다음과 같은 연료를 생산하는 데 사용될 수 있습니다. 대부분은 2 ~ 3개의 서로 다른 바이오 연료 생성 공정을 사용하여 제조할 수도 있습니다.

바이오가스

바이오 가스는 유기물의 혐기성 소화 과정에서 생성되는 메탄을 말합니다. 가스 생산은 혐기성 소화 조에 공급되는 생분해성 폐기물 또는 에너지 작물로 보충될 수 있습니다. 소화 제품은 바이오 연료 또는 비료로 사용할 수 있는 고체 부산물입니다.

바이오 가스는 기계적 생물학적 처리 폐기물 처리 시스템에서 회수할 수 있습니다. 매립지에서 자연적으로 발생하는 혐기성 소화는 바이오 가스 청정 도가 낮은 매립지 가스를 생성합니다. 대기로 탈출하는 것은 잠재적인 온실 가스가 될 것입니다.

농부들은 혐기성 소화기를 사용하여 젖소 분뇨에서 바이오 가스를 생산할 수 있습니다.

합성가스

단일 가스는 일산화탄소, 수소 및 기타 탄화수소의 혼합물로, 바이오 매스의 부분 연소, 즉 바이오 매스를 이산화탄소와 물로 완전히 전환하기에는 산소 함량이 충분하지 않을 때 생성됩니다. 부분 연소 전에 바이오 매스는 건조되어 열분해를 일으킵니다. 합성 가스는 원료 바이오 연료를 직접 연소하는 것보다 더 효율적입니다. 연료에 포함된 대부분 에너지가 추출됩니다.

내연 기관, 터빈 또는 고온 연료 전지에서 직접 연소할 수 있습니다. 목재 연료 가스화 반응기로 목재 가스 발생기는 내연 기관에 연결할 수 있습니다.

합성 가스는 메탄올, 다이메틸에테르 및 수소를 만드는 데 사용할 수 있으며 Fischer-Tropsch 공정을 통해 디젤 대체물로 전환하거나 휘발유와 혼합할 수 있습니다. 기화는 일반적으로 700° C를 초과하는 온도에 따라 달라집니다.

바이오 숯 공동 생산에는 저온 가스화가 필요하지만, 타르에 의해 오염된 새로운 가스입니다.

에탄올

생물학적으로 생성된 알코올, 가장 일반적인 에탄올, 덜 일반적인 프로판올 및 뷰탄올은 설탕 또는 전분 (가장 단순한 것) 또는 셀룰로스 (가장 어려운 것)의 발효를 통해 미생물과 효소의 작용으로 생성됩니다. 사람들은 일반적으로 바이오 부탄올 (바이오 휘발유라고도 함)이 휘발유 엔진에 직접 사용될 수 있기 때문에 휘발유를 직접 대체할 수 있다고 주장합니다.

에탄올 연료는 특히 브라질에서 세계에서 가장 흔한 바이오 연료입니다. 알코올 연료는 전분에서 추출한 설탕이나 설탕을 발효시켜 만들어지며, 이러한 설탕이나 설탕은 밀, 옥수수, 사탕무, 사탕수수, 당밀, 위스키 (감자 또는 과일 찌꺼기 등)와 같은 알코올성 음료로 만들 수 있습니다. 에탄올을 만드는 방법은 효소 소화 (저장된 전분에서 당을 방출하기 위해), 발효, 증류 및 건조입니다. 증류 과정에는 많은 에너지가 필요합니다 (때로는 지속 불가능한 천연가스 및 화석 연료이지만 사탕수수에서 추출한 주스에서 남은 바 가스와 같은 셀룰로스 바이오 매스는 브라질에서 가장 일반적인 연료입니다. 펠레, 우드 칩 및 폐열은 브라질에서 가장 흔합니다. 일반 연료 폐 증기 연료 에탄올 공장-이 공장의 폐열은 지역난방 네트워크에서도 사용됩니다.

에탄올은 휘발유 엔진의 가솔린 ??대신 사용할 수 있으며 휘발유와 몇 퍼센트까지 혼합될 수 있습니다. 대부분의 기존 자동차 휘발유 엔진은 최대 15%의 바이오 에탄올과 석유 휘발유를 혼합하여 작동할 수 있습니다. 에탄올은 휘발유보다 에너지 밀도가 낮아서 같은 양의 작업을 수행하려면 더 많은 연료 (부피 및 질량)가 필요합니다. 이것이 에탄올의 장점입니다. CH3CH2OH의 옥탄가는 노변 주유소에서 판매되는 무 에탄올 휘발유보다 높으며 엔진의 압축비를 높여 열효율을 향상할 수 있습니다. 일부 주에서는 대기 오염 배출량을 줄이기 위해 겨울철에 산화제로 휘발유와 에탄올을 혼합해야 합니다.

에탄올은 바이오 에탄올 벽난로의 연료로도 사용됩니다. 굴뚝이 없는 새 주택과 아파트는 바이오 에탄올은 굴뚝이 필요 없고 "무연"이기 때문에 화재 진압에 매우 편리합니다. 이 벽난로의 단점은 전기 또는 가스 화재보다 열이 드물게 발생하고 일산화탄소에 중독되지 않도록 주의해야 한다는 것입니다.

옥수수 에탄올과 같은 식량 재고는 셀룰로스 에탄올의 개발로 이어지고 있습니다. 미국 에너지부의 공동 연구 프로젝트에 따르면 셀룰로스 기반 에탄올, 옥수수 에탄올 및 휘발유의 화석 에너지 비율 (FER)은 각각 10.3, 1.36 및 0.81입니다.

휘발유와 비교할 때 부피당 에탄올의 에너지 함량은 약 1/3입니다.

바이오 연료의 발전단계

블로각 — Thu, 3 Sep 2020 23:42:09 +0900

바이오연료의 단계

1세대 바이오 연료

1 세대 또는 기존 바이오 연료는 경작지에서 재배된 식용 작물로 만든 바이오 연료입니다. 이 바이오 연료를 생산함으로써 식량 작물은 연료 생산을 위해 명시적으로 재배됩니다. 작물에서 얻을 수 있는 설탕, 전분 및 식물성 기름은 에스터 교환 또는 효모 발효를 통해 바이오 디젤 또는 에탄올로 전환됩니다.

2세대 바이오 연료

2세대 바이오 연료는 다양한 바이오 매스에서 생산되는 연료입니다. 바이오 매스는 탄소 순환 일부로 유기 탄소 공급원을 빠르게 재생하는 것을 나타내는 광범위한 용어입니다. 바이오 매스는 식물 재료에서 파생되지만, 동물 재료도 포함할 수 있습니다.

1 세대 바이오 연료는 작물에 함유된 설탕과 식물성 기름으로 만들어지며 2세대 바이오 연료는 리그 노 셀룰로스 바이오 매스 또는 목질 작물, 농업 잔류물 또는 폐기물 (식용 목적을 달성 한 식용 작물)로 만들어집니다. 생산. 있다. 2세대 바이오 연료를 생산하는 데 사용되는 원료는 경작지에서 재배되지만, 실제 작물 (주 작물)의 부산물이거나 효과적으로 식량 작물을 재배하는 데 사용할 수 없는 토지에서 필요한 예도 있습니다. 여분의 물이나 비료. 사용하지 못할 수 있습니다. 비인간 식품에는 풀, 자트로파, 기타 종자 작물, 폐 식물성 기름 및 도시 고형 폐기물이 포함됩니다.

여기에는 장단점이 모두 있습니다. 장점은 일반 식량 작물과 달리 경작지가 연료 생산에만 사용되는 것이 아니라는 것입니다. 단점은 일반 작물과 달리 연료 추출이 어렵다는 것입니다. 예를 들어, 리그 노 셀룰로스 바이오 매스를 수송에 적합한 액체 연료로 전환하기 위해 일련의 물리적 및 화학적 처리가 필요할 수 있습니다.

3세대 바이오 연료

1978 년부터 1996년까지 USNREL은 소생 종 프로그램을 위한 바이오 연료로 조류를 사용하여 실험을 수행했습니다. UNA Biofuel Group의 Michael Briggs가 자체 발행한 논문은 모든 차량 연료를 바이오 연료로 대체하는 현실적인 추정치를 제공합니다. Briggs는 천연 기름이 50% 이상 포함된 조류를 사용함으로써 이 추정치는 배수 시설의 조류 연못에서 자랄 수 있다고 말했습니다. 이 기름이 풍부한 조류는 시스템에서 추출되어 바이오 연료로 처리되고 나머지는 에탄올을 생산하기 위해 재처리됩니다. 바이오 연료유 수확을 위한 조류 생산은 아직 상업적 규모에 이르지 못했지만, 위의 추정치를 달성하기 위해 타당성 조사가 진행되고 있습니다. 예상되는 높은 수확량 외에도, 조류 양식은 작물 바이오 연료와 달리 양식장이나 담수가 필요하지 않기 때문에 식량 생산 감소를 포함하지 않습니다. 많은 회사가 상업용 바이오 연료 생산 확대와 같은 다양한 목적으로 조류 생물 반응기를 추구합니다. 로드리고 E입니다. 앨라배마 한스빌 대학의 Teixeira는 이온성 액체를 사용하여 습식 조류에서 바이오 연료 지질을 추출하는 간단하고 경제적인 방법을 시연했습니다.

4세대 바이오 연료

3세대 바이오 연료와 마찬가지로 4세대 바이오 연료는 경작할 수 없는 토지를 사용하여 만들어집니다. 그러나 3세대 바이오 연료와 달리 바이오 매스를 파괴할 필요가 없습니다. 이 세분화의 바이오 연료에는 전기 연료와 광 생물 태양 에너지가 포함됩니다. 이러한 연료 중 일부는 탄소 중립입니다.

바이오연료에 대해서

블로각 — Thu, 3 Sep 2020 20:33:44 +0900

바이오연료

바이오연료란?

바이오 연료는 화석 연료 (석유와 같은) 형성 과정에서 매우 느린 지질 학적 과정을 통해 생산되는 연료가 아니라 현대 공정에서 바이오 매스에서 생산되는 연료입니다. 바이오 매스는 기술적으로 직접 연료로 사용될 수 있기 때문에 일부 사람들은 바이오 매스와 바이오 연료라는 용어를 같은 의미로 사용할 수 있습니다. 그런데 많은 경우에 바이오 매스라는 용어는 단순히 연료를 만드는 데 사용되는 생물학적 원료 또는 토 피나 연탄과 같은 열화학적으로 변형된 고체 최종 제품을 지칭합니다. 바이오 연료라는 용어는 일반적으로 운송에 사용되는 액체 또는 기체 연료를 위해 예약되어 있습니다. 미국 에너지 정보국 (EIA) 은이 명명 규칙을 따릅니다. 바이오 연료를 생산하는 데 사용되는 바이오 매스가 빠르게 재생될 수 있다면 일반적으로 연료는 재생 가능 에너지원으로 간주합니다.

바이오 연료는 식물 (에너지 작물) 또는 농업, 상업, 가정 또는 산업 폐기물 (폐기물이 생물학적 기원인 경우)에서 만들 수 있습니다. 일반적으로 재생 가능한 바이오 연료는 광합성을 통해 식물이나 미세 조류에서 생성되는 탄소와 같은 현대적인 탄소 고정을 포함합니다.

일부 사람들은 모든 바이오 매스 작물이 탄소를 어느 정도 격리하기 때문에 바이오 연료가 탄소 중립적 일 수 있다고 생각합니다. 기본적으로 모든 작물은 이산화탄소를 육상 순환에서 뿌리와 주변 토양의 지하 저장소로 이동시킵니다. . 이동. 예를 들어, McCarmont 등은 Miscanthus x giganteus 에너지 작물 아래 토양의 지하 탄소 저장량이 헥타르 당 0.42 ~ 3.8톤이며, 평균 축적률은 1.84톤 (연간 0.74톤)으로 총 연간 수확량을 설명합니다.

그러나 정의에 따르면, 바이오 연료가 탄소 중립적이라는 단순한 제안은 특정 바이오 연료 프로젝트는 탄소 중립적이라는 것입니다. 보상해야 할 것이 아니라 미묘한 인용문으로 대체되었습니다. 여기에는 직접 또는 간접 토지 사용 변화 때문인 배출이 포함됩니다. 이러한 요구를 고려할 때 많은 1세대 바이오 연료 프로젝트는 탄소 중립이 아닙니다. 일부 화석 기반 대안보다 일부는 총 온실가스 배출량이 더 높습니다.

탄소 중립 또는 음성, 특히 다년생 작물도 있습니다. 격리된 탄소의 양과 방출된 온실가스 (GHB)의 양은 바이오 연료 프로젝트의 전체 온실가스 수명주기 비용이 정확한지, 중립적인지 또는 부정적인지를 결정합니다. 총 지상 배출량이 지상에 보충된 총 수명주기 온실가스 배출량보다 많으면 탄소 수명주기가 가능합니다. 즉, 탄소 중립을 달성하기 위해서는 크고 작은 배출이 있어야 합니다.

따라서 고수익 에너지 작물은 탄소 중립을 위한 최상의 후보입니다. 오른쪽 그림은 CO2 값이 음수인 두 Miscanthus x giganteus의 경로를 보여줍니다. 이것은 메가 줄당 변환된 CO2의 양입니다. 노란색 그래프는 평균값을 나타냅니다. 또한, 킬레이트 화에 가장 적합한 토양은 탄소 함량이 낮은 토양이므로 킬레이트 화의 성공 여부는 식재 위치에 달려 있습니다. 그래프에 표시된 다양한 결과는 이 사실을 강조합니다. 영국에서는 수확량이 감소하고 이미 많은 양의 탄소가 포함된 토양 (기존 산림지)으로 인해 킬레이트 화가 영국과 웨일스의 대부분 농지에서 성공할 것으로 예상하며 스코틀랜드 일부 지역에서는 실패할 것으로 예상합니다. 이미 탄소가 풍부한 토양에는 이탄 지대 또는 성숙한 숲이 포함됩니다. 초원은 또한 탄소가 풍부한 지역이므로 Milder와 다른 사람들은 영국에서 가장 성공적인 탄소 격리 활동이 개선된 초원에서 수행되고 있다고 믿습니다. 아래 그림은 관련 수명주기 온실가스 배출량을 수정하는 데 필요한 예상 양을 보여줍니다. 양이 많을수록 이산화탄소는 더 음수입니다.

바이오 연료에는 바이오 에탄올과 바이오 디젤의 두 가지 유형이 있습니다.

바이오 에탄올은 발효로 생산되는 알코올로, 대부분 설탕이나 옥수수, 사탕수수, 소나무와 같은 전분 작물로 만든 탄수화물로 만들어집니다. 셀룰로스 기반 바이오 매스는 나무와 풀과 같은 비 식량 공급원에서 파생되며 에탄올 생산을 위한 원료로도 개발되고 있습니다. 에탄올은 순수한 형태 (E100)로 차량 연료로 사용할 수 있지만, 일반적으로 옥탄가를 높이고 차량 배기가스를 개선하기 위해 가솔린 첨가제로 사용됩니다. 바이오 에탄올은 미국과 브라질에서 널리 사용됩니다.

바이오 디젤은 에스테르 교환 반응을 통해 지방과 기름에서 생산되며 유럽에서 가장 일반적인 바이오 연료입니다. 순수한 형태 (B100)로 차량용 연료로 사용할 수 있지만, 일반적으로 디젤 차량의 미립자, 일산화탄소 및 탄화수소 함량을 줄이기 위해 디젤 연료 첨가제로 사용됩니다.

혐기성 소화란?

블로각 — Thu, 3 Sep 2020 17:21:56 +0900

혐기성 소화

혐기성 소화는

미생물이 혐기성 조건에서 분해성 물질을 분해하는 일련의 과정입니다. 이 프로세스는 산업 또는 가정용으로 폐기물을 관리하거나 연료를 생산하는 데 사용됩니다. 가정 발효와 마찬가지로 식품 생산 산업에서 사용되는 대부분의 발효는 혐기성 소화를 사용합니다.

혐기성 소화는 특정 토양, 호수 또는 해양 유역의 퇴적물에서 자연적으로 발생하며 종종 "혐기성 활동"이라고 합니다. 이것은 1776년 알렉산드로 볼트가 발견한 습지 메탄가스 원입니다.

소화 과정은 주입된 물질의 박테리아 가수 분해로 시작됩니다. 탄수화물과 같은 불용성 유기 고분자는 다른 박테리아가 사용할 수 있는 가용성 유도체로 분해됩니다. 그런 다음 산성 박테리아는 당과 아미노산을 이산화탄소, 수소, 암모니아 및 유기산으로 전환합니다. 아세트산을 생산하는 과정에서 박테리아는 이러한 유기산을 다른 암모니아, 수소 및 이산화탄소와 함께 아세트산으로 전환합니다. 마지막으로 메탄 생성물은 메탄과 이산화탄소로 전환됩니다. 메탄 생성 생물학적 고생물학은 혐기성 폐수 처리에서 중요한 역할을 합니다.

혐기성 소화는 생분해성 폐기물 또는 하수 찌꺼기 처리 공정의 일부로 사용됩니다. 통합 폐기물 관리 시스템의 일부로서 혐기성 소화는 매립지 가스 배출을 대기로 줄일 수 있습니다. 또한, 혐기성 소화 조에 옥수수와 같은 특정 목적을 위한 에너지 작물을 제공할 수 있습니다.

혐기성 소화는 재생 가능한 에너지원으로 널리 사용됩니다. 이 공정에서 생산되는 바이오 가스는 미량의 메탄, 이산화탄소 및 기타 "오염"가스로 구성됩니다. 이 바이오 가스는 열과 동력을 결합한 가스 엔진으로 연료로 직접 사용할 수 있으며 천연가스 품질의 바이오 메탄으로 업그레이드할 수 있습니다. 영양가가 높은 소화액을 비료로 사용할 수 있습니다.

최근에는 혐기성 소화 방식이 신기술 도입으로 폐기물을 자원으로 재활용하여 자본 비용을 절감해 영국 (2011), 독일 (10), 덴마크 (2011) 등 많은 정부의 주목을 받고 있다.

그외의 바이오가스 사용분야

블로각 — Thu, 3 Sep 2020 07:04:45 +0900

바이오가스의 사용

교통에도 이용되는 바이오 가스

중앙 집중식 압축은 차량 운송에도 사용할 수 있습니다. 압축 바이오 가스는 스웨덴, 스위스 및 독일에서 널리 사용됩니다. 2005 년부터 "Biogas Train Amanda"라는 이름의 바이오 가스 동력 전달 장치가 스웨덴에서 운영되고 있습니다. 자동차에 동력을 공급하는 바이오 가스. 1974 년 영국 다큐멘터리 "견과류의 단맛"은 돼지 분뇨에서 바이오 가스를 생산하는 과정을 설명하고 맞춤형 내연 기관에 연료를 공급하는 방법을 보여주었습니다. 2007 년에는 약 12,000대의 자동차가 업그레이드된 바이오 가스를 사용하여 세계에 연료를 공급했으며, 대부분은 유럽에 있었습니다.

바이오 가스는 수분 및 응축 가스 (또는 공기) 범주 일부이며 기류에는 미스트 또는 미스트가 포함됩니다. 미스트 또는 미스트는 주로 수증기이며 전체 기류에서 파이프 또는 굴뚝의 측면에 응축됩니다. 바이오 가스 환경에는 폐수 소화기, 매립지 및 축산 작업 (가축 라 군용)이 있습니다.

초음파 유량계는 바이오 가스 분위기로 측정할 수 있는 몇 안 되는 장치 중 하나입니다. 압력 강하를 최소화하면서 바이오 가스 유량을 정확하게 감시할 수 있는 단점은 플러그인 열 질량 유량계입니다. 그러나 안정적인 고 유량 측정과 습기 때문인 연속 유량 피크로 대부분의 열 유량계는 신뢰할 수 있는 데이터를 제공할 수 없습니다. 나는 할 수 없다. 일일 온도 변동이나 계절적 온도 변동 때문에 흐름에서 발생하는 수분 변동에 대처할 수 있으며 흐름의 수분을 고려한 건조 가스값을 참조할 수 있습니다.

바이오 가스는 열과 전기를 생성합니다

바이오 가스는 GE Gen Buffer 및 Caterpillar 가스 엔진을 포함한 다양한 유형의 내연 기관에 사용할 수 있습니다. 가스 터빈과 같은 다른 내연 기관은 바이오 가스를 전기와 열로 변환하는 데 적합합니다. 소화액은 아직 바이오 가스로 전환되지 않은 나머지 미네랄이라고 할 수 있습니다. 농업용 비료로 사용할 수 있습니다.

바이오 가스는 농업 폐기물을 사용하여 바이오 가스를 생산하고 복합 화력 발전소에서 열과 전기를 공동으로 생산할 수 있는 시스템의 연료로 사용할 수 있습니다. 다른 친환경 에너지원 (예 : 풍력 또는 태양 에너지)과 달리 바이오 가스는 필요하면 신속하게 공급할 수 있습니다. 화석 연료 대신 바이오 가스를 연료로 사용하면 지구 온난화 가능성도 많이 줄어든다.

그러나 바이오 가스의 산성화 및 부영양화 가능성은 화석 연료에 대한 대안의 25배와 12배입니다. 이 효과는 원자재의 올바른 조합, 보관을 위한 소화기 덮개 사용, 탈출 경로 복원을 위한 개선된 기술로 완화될 수 있습니다. 전반적으로 화석 연료 대안보다 바이오 가스를 사용하면 대부분 영향을 많이 줄일 수 있음을 알 수 있습니다. 시스템을 도입할 때 환경 피해와 온실가스 배출 간의 균형을 고려해야 합니다.

바이오 가스를 응용한 분야

블로각 — Thu, 3 Sep 2020 03:56:00 +0900

바이오가스의 응용

바이오 가스의 응용

바이오 가스는 하수용 전기를 생산하는 데 사용할 수 있으며 엔진에서 나오는 열은 소화기 난방, 요리, 공간 난방, 온수 및 공정 난방에 편리하게 사용할 수 있습니다. 압축되면 차량 대신 압축된 천연가스를 사용할 수 있으며, 압축된 천연가스는 내연 기관이나 연료 전지에 연료를 제공할 수 있어 현장 열병합 발전소에서 기존 이산화탄소보다 더 효과적입니다.

업그레이드된 바이오 가스

소화로 생성되는 바이오 가스는 약 60% 메탄과 39% CO2입니다.

H2S : 기계에 적합하지 않습니다. H2S는 부식성이 있습니다. 그래서 메커니즘을 파괴하기에 충분합니다.

바이오 가스의 메탄은 바이오 가스 업어라 다를 통해 화석 천연가스와 같은 기준으로 농축될 수 있으며, 바이오 가스 자체는 정제를 통해 바이오 가스로 전환될 수 있습니다. 지역 천연가스 네트워크가 허용하는 경우 바이오 가스 생산자는 유통 네트워크를 사용할 수 있습니다. 가스는 파이프 라인의 품질을 달성하기 위해 매우 깨끗해야 하며 분배 네트워크가 수용할 수 있는 적절한 구성을 가져야 합니다. 이산화탄소, 물, 황화수소, 미립자가 있으면 제거해야 합니다.

물 세척, 압력 변동 흡수, 메탄올 흡수 및 아민 가스 처리의 네 가지 업어라드 방법이 제공됩니다. 또한, 바이오 가스를 업그레이드하기 위해 박막 분리 기술을 점점 더 많이 사용하고 있는 구미시는 많은 공장을 운영하고 있습니다.

가장 일반적인 방법은 이산화탄소와 기타 미량 원소를 정화하는 크로마토그래피 칼럼으로 고압가스를 흘려보낸 다음 가스로 다시 흐르는 물이 캐스케이드를 통해 흐릅니다. 이를 통해 제조업체는 98%의 메탄을 제공할 수 있으며 시스템의 메탄 손실이 최대 2% 임을 보장합니다. 바이오 가스 업그레이드 시스템을 운영하는 데 필요한 가스는 전체 에너지의 약 3-6%를 차지합니다.

바이오가스 그리드

가스 그리드 주입은 메탄가스 그리드 (천연 가스 그리드)에 바이오 가스를 주입하는 것입니다. 바이오 가스 발전소에서 생산되는 에너지 (열)의 2/3가 손실될 때까지. 그리드를 사용하여 천연가스를 사용자에게 전달하면 에너지를 현장 발전에 사용할 수 있으므로 에너지 운송이 손실됩니다. 일반적인 천연가스 전송 시스템의 에너지 손실은 1%부터 시작됩니다. 에너지 손실은 2%이고 전송 시스템은 5%부터 시작됩니다.

가스 그리드에 바이오 가스를 주입하기 전에 청소 과정을 거쳐 천연가스 품질로 업그레이드해야합니다. 청소 과정에서 공기 망의 유해 성분을 추적하여 최종 사용자의 문제를 제거합니다.

바이오 가스의 생산

블로각 — Wed, 2 Sep 2020 23:44:58 +0900

바이오가스 생산

바이오 가스 생산

바이오 가스는 혐기성 호흡을 수행하는 미생물 (예 : 메탄 및 황산염 감소 박테리아)에 의해 생성됩니다. 바이오 가스는 천연가스와 산업용 가스를 말합니다.

자연적 발생

토양에서 메탄은 혐기성 구역 환경의 혐기성 박테리아에 의해 생성되며 메탄 구역의 영양소는 일반적으로 호기성 구역의 메탄을 소비합니다. 메탄 배출은 메탄 공급원의 균형이 잘 잡혀서 발생합니다. 습지 토양은 메탄의 주요 천연 공급원입니다. 다른 정보 출처로는 바다, 산림 토양, 흰개미 및 야생 반추 동물이 있습니다.

공업용 생산

산업용 바이오 가스를 제조하는 목적은 일반 연료용 바이오 메탄을 회수하는 것입니다. 또한, 산업용 바이오 가스를 생산합니다.

화학반응으로 생성되는 매립 가스 (LFG) 및 매립지의 미생물에 의해 분해되는 생분해성 폐기물 또는

소화된 가스는 혐기성 소화 조에서 생성됩니다.

바이오 가스 식물

바이오 가스 플랜트는 일반적으로 농업 폐기물 또는 에너지 작물을 처리하는 데 사용되는 혐기성 소화 조의 이름입니다. 혐기성 소화조 (구성이 다른 밀폐 저장 탱크)를 사용하여 제조할 수 있습니다. 이 공장은 옥수수 담근 먹이와 같은 에너지 작물과 하수 찌꺼기 및 음식물 쓰레기와 같은 생분해성 폐기물을 제공할 수 있습니다. 이 과정에서 미생물은 바이오 매스 폐기물을 소화를 위해 바이오 가스 (주로 메탄과 이산화탄소)로 전환합니다. 이 폐수를 유제품, 설탕 및 양조 산업의 다른 잔류물과 함께 소화하면 더 많은 바이오 가스가 생성됩니다. 예를 들어, 양조장 폐수의 90%가 젖소 유창의 10%와 혼합되어 있으며 바이오 가스의 생산량은 맥주 폐수에서 생산된 바이오 가스의 2.5배입니다.

주요 프로세스

온도와 관련된 매체의 고온성 분해와 고온성 분해의 두 가지 주요 프로세스가 있습니다. 짝 뱅크스의 알래스카 대학에서 실시한 실험적 연구에서 따뜻한 기후에서``알래스카 얼어붙은 호수 진흙 ''에서 수집한 저온 유동체를 사용하는 1,000 리터의 소화기가 소화기 배출량의 약 2030%를 차지했습니다. 200만 리터의 메탄이 생산되었습니다.

바이오가스의 위험성

바이오 가스에 의해 생성되는 대기 오염은 천연가스와 유사합니다. 독성 황화수소의 함량은 추가적인 위험을 초래하고 심각한 사고를 유발할 수 있습니다. 메탄은 강력한 온실가스기 때문에 불연성 메탄이 누출되는 것은 매우 위험합니다.

바이오 가스가 공기의 8 ~ 20부 비율로 일부 바이오 가스와 혼합되면 폭발합니다. 유지 보수를 위해 빈 바이오 가스 소화기에 들어갈 때 특별한 안전 조처를 해야 합니다. 바이오 가스 시스템은 폭발을 일으킬 수 있으므로 압력을 견디지 않는 것이 중요합니다. 너무 많은 가스가 제거되거나 누출되면 음압이 발생할 수 있으므로 압력계로 측정한 수주 1인치 미만의 압력에서 바이오 가스를 사용하지 마십시오.

바이오 가스 시스템은 자주 악취 검사가 필요합니다. 바이오 가스 냄새가 나면 즉시 문과 창문을 열어주세요. 화재가 발생하면 바이오 가스 시스템의 게이트 밸브를 사용하여 가스를 차단해야 합니다.