Лазеры и энергетика

Авторы

  • В. Е. Привалов Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
  • В. Г. Шеманин Филиал Белгородского государственного технологического университета имени В .Г. Шухова в г. Новороссийске

Ключевые слова:

энергетика, молекула водорода, лидар, лазер, мониторинг, концентрация, время измерения, расстояние зондирования

Аннотация

Развитие энергетики обеспечивает научно-технический прогресс. Расширение перспектив использования водорода как нового вида экологически чистого топлива требует создания систем для контроля его выбросов и утечек из емкостей хранения и трубопроводов. Однако дистанционный контроль и измерение концентраций молекул водорода представляет большую проблему. В обзоре рассмотрены методы и приборы лазерного дистанционного зондирования молекул водорода в атмосфере. Собраны, систематизированы и уточнены все опубликованные ранее результаты. Рассмотрены потенциальные возможности методов лидарного зондирования. Выполнено компьютерное моделирование режимов работы современных лидаров для лазерного мониторинга водорода в атмосфере. Приведены результаты моделирования конкретных экспериментов по дистанционному измерению концентрации молекул водорода в атмосфере, дан обширный справочный материал

Библиографические ссылки

С. Лобанов. Водород. Назад в будущее. // Наука. Политех. 2021, № 3 С. 44–45.

Вернадский В. И. Избранные сочинения. Том 4. Кн. 2 / Москва: Издательство Академии наук СССР. 1960. С. 13-14.

Ларин В. Н. Наша Земля. Происхождение, состав, строение и развитие изначально гидридной Земли. М.: Агар. 2005. 248 с.

Портнов А. Вулканы – месторождения водорода. // Промышленные ведомости 2010 с. 10–12.

Григорьев С. А., Погрембский В. И., Фатеев В. Н. и др. Получение водорода электролизом воды: ….» Транспорт на альтернативной основе 2008, № 3, 3.

В. Болдырев «Водородная энергетика» Промышленные ведомости 2006, № 5.

Привалов В. Е. Патент России № 165752, БИ № 31, 2016.

Привалов В. Е. Патент России №180441, БИ № 17, 2018.

Привалов В. Е. Устройство для разложения воды. // Труды XXVIМежд. Конференции «Лазерно-информационные технологии – 2018». Новороссийск, 2018. С. 40–41.

Meyer Stanley A. US Patent № 4826581. 1989.

Meyer S. A. The Birthday of new technology. Water fuel cell, Technical brief, Hydrogen fracturing process. – Crove City, Ohio, 1995. Режим доступа: свободный (13.11.2018), https://vk.com/doc72110428_365553645?hash=cf3a3a09bfb78824b9&dl=23e8b23c85441b4472

Dubinin A. M., Fink A. V., Kagarmanov G. R. Optimization of operating parameters of endothermic generators with electric heating of retort // Metal Science and Heat Treatment. 2009. Режим доступа: свободный (13.11.2018) https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs11041-009-9174-0

Ushakov V. Y. Electrical Power Engineering. Current State, Problems and Perspectives. 2018. TPU. Springer International Publishing AG. 2018. Режим доступа: свободный (13.11.2018) http://portal.tpu.ru/files/personal/ushakov/electrical_power_engineering1.pdf

Роговая М. Водород: перспективы энергетического перехода // Журнал "Коммерсантъ Наука"№23 / Коммерсантъ 24 июня 2021 г. https://zen.yandex.ru/media/kommersant/vodorod-perspektivy-energeticheskogo-perehoda-60d49ea701c59234cb830a0b

Hydrogen fracturing. Режим доступа: свободный (13.11.2018) https://www.scopus.com/home.uri?zone=header&origin=searchbasic

Hydrogen fracturing. Режим доступа: свободный (13.11.2018) https://www.scopus.com/home.uri?zone=header&origin=searchbasic

Vanags M., Kleperis J., Bajars G. Water electrolysis with inductive voltage pulses. // INTECH, 2012, Режим доступа: свободный 13.11.2018 http://cdn.intechopen.com/pdfs/40142/InTechWater_electrolysis_with_inductive_voltage_pulses.pdf

Crabtree G. W., Dresselhaus M. S., Buchanan M. V. The Hydrogen Economy. 2004. Режим доступа: свободный (13.11.2018) http://saeta.physics.hmc.edu/courses/p80/papers/hydrogen/PhysToday%20Hydrogen%20041239.pdf

Воронина Э. И., Привалов В. Е., Шеманин В. Г. Зондирование молекул водорода на лабораторном лидаре КР. // Письма в Журнал технической физики. 2004. Т. 30. вып. 5. С. 14–17.

Межерис Р. Лазерное дистанционное зондирование. М. Мир. 1987. 550 с.

Зуев В. Е., Кауль Б. В., Самохвалов И. В., Кирков К. И., Цанев В. И. Лазерное зондирование индустриальных аэрозолей. Новосибирск: Наука. 1986. 186 c.

Gibson A. J., Sanford M. C. W. Daytime measurement of the atmospheric sodium layer// Nature. 1972. V. 239. No. 2. P. 509–511.

Byer R. L. Remote air pollution measurement // Optical and Quantum Electronics. 1975. V. 7. No. 1. P. 147–177.

Аршинов Ю. Ф., Бобровников С. М., Шумский В. К., Попов А. Г., Сериков И. Б. Дистанционное определение состава, скорости истечения и температуры выбросов из труб предприятий КР –лидаром // Оптика атмосферы. 1992. Т. 5. N 7. С. 726–733.

Hochenbleicher J. G., Kiefer W., Brandmuller J. A laboratory study for resonance Raman lidar system // Appl. Spectroscopy. 1976. V. 30. No. 2. P. 528–531.

Fouche D. G., Chang R. K. Relative Raman cross-section for O2, CH4 , C2H6, NO, NO2 and H2 // Appl. Phys. Lett. 1972. V. 20. No. 2. P. 256–257.

Inaba H., Kobaysi T. Laser-Raman radar // Opto - electronics. 1972.V. 4. No. 1. P. 101–123.

Merfi S. H., Lawrence J. D. Jr. ,McCormik M. P. Observation of Raman scattering by water vapour in the atmosphere // Appl. Phys. Lett. 1969. V. 15. No. 2. P. 295–297.

Murray E. R., Hake R. D. Jr., Van der Laan J. E., Hawley J. G. Atmospheric water vapour measurement with a 10 micrometer DIAL system // Appl. Phys. Lett. 1976. V. 28. No. 4. P. 542–543.

А. В. Горбунов, Е. Е. Мухин, А. В. Скрылев и др. Измерение концентрации водорода методом лазерной индуцированной флуоресценции. // Conference Paper 2017. https://www.researchgate.net/publication/315109364

She C. Y. Remote measurement of atmospheric parameters: new applications of physics with lasers // Contemporary Physics. 1990. V. 31. No. 4. P. 247–260.

Жильцов В. И., Козинцев В. И., Константинов Б. А., Никифоров В. Г. Лидары для контроля параметров атмосферы // Электронная промышленность. 1983. No. 7. С. 3–7.

Poultney S. K. Laser radar studies of upper atmosphere dust layer // Space Research. 1972. V. 12. No. 3. P. 403–421.

Справочник по лазерам. Под ред. Прохорова А. М. Т. 1. М.: Советское радио. 1978. 504 c.

Привалов В. Е., Фотиади А. Э., Шеманин В. Г. Лазеры и экологический мониторинг атмосферы. СПб.: Лань, 2013. 288 с.

Бронштейн Д. Л., Александров Н. Н. Современные средства измерения загрязнения атмосферы. Л. : Гидрометеоиздат, 1989. С. 97–98.

Измерения в промышленности : справ. В 3 кн. Кн. 2 / Под ред. П. Профоса. М. : Металлургия, 1990. 344 с.

Лазерный контроль атмосферы. Под. ред. Э. Д. Хинкли. М.:Мир, 1979. 416 с.

Привалов В. Е., Шеманин В. Г. Оптимизация лидара дифференциального поглощения и рассеяния для зондирования молекулярного водорода в атмосфере. // Журнал технической физики. 1999. Т. 69. Вып. 8. С. 65–68.

В. Г. Шеманин, В. Е. Привалов. Измерение концентрации молекул водорода в атмосфере: компьютерное моделирование лидарного уравнения для дифференциального поглощения и рассеяния // Измерительная техника. 2022. № 11. C. 38–43. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2022-11-38-43

Зуев В. В., Катаев М. Ю., Макогон М. М., Мицель А. А. Лидарный метод дифференциального поглощения. Cовременное состояние исследований. // Оптика атмосферы и океана. 1995. Т. 8. № 8.

Воронина Э. И., Привалов В. Е., Шеманин В. Г. Лидарное зондирование молекул йода при низких давлениях // Оптика и спектроскопия. 2002. Т. 93. № 4.

Привалов В. Е., Шеманин В. Г. Параметры лидара дифференциального поглощения для обнаружения молекулярного йода в атмосфере // Оптический журнал. 1999. Т. 66. № 2. С. 40–42.

Sigimoto N., Sims N., Chan K., Killinger D. K. // Optics Lett. 1990. V. 15. No. 8. P. 302–304.

Привалов В. Е., Шеманин В. Г. Уравнение лазерного зондирования для реального аэрозольного лидара // Фотоника. 2013. № 2(38), С. 72–78.

Privalov V. E., Shemanin V. G. The Lidar Equation Solution Depending on the Laser Radiation Line Width Studies // Оptical Memory and Neural Networks (Information Optics). 2013. V. 22, No. 4. P. 244–249. DOI: 10.3103/S1060992X13040073

Привалов В. Е., Шеманин В. Г. Лидарное уравнение с учетом конечной ширины линии генерации лазера // Известия РАН. Серия Физическая. 2015. Т. 79. № 2. С. 170–180.

Привалов В. Е., Шеманин В. Г. Мониторинг молекул сероводорода в атмосферном пограничном слое лидаром дифференциального поглощения и рассеяния из космоса. // Оптический журнал. 2018.Т. 85. Вып. 4. С. 49–52.

Привалов В. Е., Шеманин В. Г. Параметры лидаров для дистанционного зондирования газовых молекул и аэрозоля в атмосфере. С-Пб.: Балт. ГТУ “ВОЕНМЕХ”. 2001. 56 c.

V. E. Privalov, V. G. Shemanin. Lidar Measurement of the Raman Differential Cross Section by Hydrogen Molecules // Optical Memory and Neural Networks, 2023, Vol. 32, No. 1, pp. 34–38. DOI: 10.3103/S1060992X23010034

Privalov V. E., Shemanin V. G. // Proceedings of SPIE. 2002. Vol. 4900. P. 78–82.

V. E. Privalov, V. G. Shemanin. Raman lidar system for the hydrogen molecules remote sensing in atmosphere // Optics and Spectroscopy, 2022, Vol. 132, No. 3, P. 363–367. DOI: 10.21883/OS.2022.03.52168.2707-21

Привалов В. Е., Шеманин В. Г. Оптимизация лидара дифференциального поглощения и рассеяния для зондирования молекулярного водорода в атмосфере // ЖТФ. 999. Т. 69. No. 8.С. 65–68.

Privalov V. E., Shemanin V. G. Hydrogen and iodine molecules lidar monitoring in atmosphere // Proceedings of SPIE. 2000. V. 4064. P. 2–11.

Привалов В. Е., Смирнов В. Б., Шеманин В. Г. Расчёт параметров лазерного дистанционного зондирования молекулярного водорода. // Препринт НИИ «Российский центр лазерной физики» СПбГУ. СПб., 1998. 20 с.

Privalov V. E., Shemanin V. G. Hydrogen Sulfide Molecules Lidar Sensing in the Atmosphere // Optical Memory and Neural Networks. 2018. V. 27. No. 2, P. 120–131. DOI: 10.3103/S1060992X18020091

Privalov V. E., Shemanin V. G. Accuracy of lidar measurements of the concentration of hydrofluoride molecules in the atmospheric boundary layer // Measurement Techniques. 2020. V. 63. No. 7. P. 543–548. DOI 10.1007/s11018-020-01821-0

http://optofiber.ru/ru/spectrometers/mini-spektrometr Мини Cпектрометр с волоконным входом FSD9-FSD10 v6-2 на диапазон 180-1080 нм с высокочувствительной ФПЗС линейкой TCD1304DG(М / Х)

Глазов Г. Н. Статистические вопросы лидарного зондирования атмосферы. Новосибирск: Наука, 1987. 308 с.

Долгих Г. И., Привалов В. Е. Лазеры. Лазерные системы. Владивосток: Изд. Дальнаука, 2009. 202 с.

Донченко В. А., Кабанов М. В., Кауль Б. В., Самохвалов И. В. Атмосферная электрооптика. Томск: Изд-во НТЛ. 2010. С. 178–181

Загрузки

Опубликован

2023-05-31

Как цитировать

Привалов, В., & Шеманин, В. (2023). Лазеры и энергетика. Лазеры. Измерения. Информация, 3(1), 004-032. извлечено от https://lasers-measurement-information.ru/ojs/index.php/laser/article/view/51

Выпуск

Раздел

Лазерная физика