Глава 959 — Пористая мембрана для молекулярного обмена

В этот раз Чэнь Юйшань ошибалась.

Вернувшись в Цзиньлин, Лу Чжоу
и правда планировал закрыться и не выходить из дома, пока не решит
гипотезу Римана, однако на нем лежало слишком много ответственности.

В этот раз Ян Сюй, директор Института вычислительного материаловедения, обратился к нему за помощью.

Речь касалась проекта литий-воздушной батареи, который был создан пару лет назад.

Лу Чжоу
весьма удивился. Вплоть до конца прошлого года отчеты из института
говорили, что они добились значительного прогресса в исследованиях
литий-воздушных аккумуляторов.

Но в этом году все вдруг стало плохо.

Ван Пэн отвез
Лу Чжоу в Институт перспективных исследований. И, когда Лу Чжоу вошел
в лабораторию, Ян Сюй тут же схватил его за руку и попросил помощи.

— Пожалуйста, помогите мне! Я больше не могу!

— Успокойся. Я пришел, чтобы выслушать тебя. И не делай вид будто это твои предсмертные слова. Я посмотрю смогу ли чем помочь.

Состояние Ян Сюя потрясло Лу Чжоу.

Став
директором Института вычислительного материаловедения, он руководил
многими успешными проектами и решил множество исследовательских проблем
в области материаловедения.

Работая в передовых исследовательских
областях, неудивительно, что он сталкивался с множеством неразрешимых
проблем, но что-то смогло замучить его настолько…

Честно говоря, Лу Чжоу стало любопытно, что могло его так нагрузить.

— Помните
ту пористую кремниевую мембрану для молекулярного обмена, о которой
я писал некоторое время назад в отчете о ходе исследований?

Лу Чжоу вспомнил отчет и кивнул.

— Да.

Сделав глубокий вздох, Ян Сюй продолжил:

— Основываясь
на нашем анализе, мы обнаружили, что при определенной разнице давления
газ в этом материале может медленно переносить молекулы определенного
диаметра от высокого давления на сторону низкого давления. Наша
проектная группа немедленно продолжила это исследование и успешно
создала обменную мембрану, способную экранировать молекулы газа
в диапазоне диаметров 3,4-3,5 ангстрем.

— Разве это не хорошо?

Диаметр
молекулы кислорода составлял 3,46 ангстрем, что как раз в этом
диапазоне. Хотя аргон также имел диаметр 3,4 ангстрем, что также
в пределах этого диапазона, аргон редко встречался в природе, поэтому
он не оказал существенного влияния.

— Это совсем нехорошо.
— Ян Сюй нахмурился и покачал головой, после чего пояснил. — Верхняя
и нижняя границы не фиксированы. Они меняются в зависимости от давления…
Вы понимаете к чему я?

Услышав это, Лу Чжоу наконец понял проблему.

— Понятно, теперь я понял проблему.

По сути,
эта пористая мембрана для молекулярного обмена похожа на эластичную
рыболовную сеть. Когда рыболовная сеть становилась больше, расширялись
и отверстия в сети…

Поэтому единственным решением было
поддерживать постоянное давление воздуха с обеих сторон, чтобы
гарантировать, что только молекулы кислорода смогут проходить через
мембрану…

А такое, очевидно, невозможно.

Ян Сюй пояснил, что диапазон линейно изменялся в зависимости от разницы давлений между двумя сторонами.

Не говоря
уже о технологической стоимости поддержания давления воздуха на точном
уровне с точки зрения безопасности опасно допускать
окислительно-восстановительную реакцию при нестабильном содержании
кислорода.

Металлический литий не шутка, он взорвется при любой помехе.

При малейшей примеси получится не батарея, а бомба.

— Мы пытаемся уже решить проблему полгода. — Ян Сюй покачал головой. — Мы перепробовали все, что могли.

Лу Чжоу подумал и спросил:

— Вы делали симуляции на моделях? Дай мне взглянуть.

— За мной.

Ян Сюй
подошел к компьютеру и щелкнул мышью. Вскоре после этого на экране
перед Лу Чжоу появилось трехмерная модель мембраны с пористой сетчатой
структурой.

Ян Сюй показывая на модель начал рассказывать:

— Мы попытались
увеличить поверхностное давление на одной стороне мембраны, что
заставит молекулы определенного диаметра проходить через мембрану
с постоянной скоростью…

Ян Сюй снова щелкнул мышью.

По бокам мембраны появились зеленые и красные точки, и они начали собираться у поверхности мембраны.

— Когда
поверхностное давление мембраны достигает уровня А, молекулы кислорода
начинают перемещаться через нее в газообменную камеру литий-воздушной
батареи. Но если поверхностное давление продолжает увеличиваться по мере
увеличения разницы давлений и достигает уровня Б, азот также начинает
проходить через мембрану… Однако, на самом деле, пока разница давлений
изменяется от A до Б, значительное количество молекул азота уже медленно
проникают через мембрану.

Красные точки на экране, которые обозначали молекулы азота, прошли через мембрану, вступив в контакт с литиевым анодом.

Глядя на эту демонстрацию в программе, лицо Лу Чжоу серьёзнее.

После демонстрации Ян Сюй вздохнул и сел в кресло.

— Мы нашли
решения для молекул воды, углекислого газа и даже молекул монооксида
углерода и диоксида серы. Но с азотом… Мы не знаем, как справиться. Это
как рой мух, которую невозможно прогнать.

Хотя азот можно
использовать в качестве защитного газа в большинстве ситуаций, например,
в пищевой промышленности, он не подходит для литий-воздушных
аккумуляторов, поскольку азот вступает в реакцию с литием.

Если азот проникнет в систему циркуляции литий-воздушного аккумулятора, то за несколько циклов он станет бесполезным.

Основная
причина сложности разработки литий-воздушной батареи заключается
в литии, который очень реактивный элемент. Нужно устранить слишком много
примесей.

В свое время лаборатория IBM разрабатывала
литий-воздушные аккумуляторы. Они даже использовали какую-то технологию
распределенных вычислений, точно помещая каждый атом кислорода
в литиевый анод…

Очевидно, в итоге они с треском провалились.

Даже IBM пришлось свернуть такой затратный проект.

Хотя
Институт вычислительного материаловедения добился некоторых успехов
в своих исследованиях, если они не смогут избавиться от примесей в газе,
их исследования станут совершенно бесполезными.

Прежде чем
обратиться за помощью к Лу Чжоу, Ян Сюй и его команда пыталась решить
проблему полгода, но они не смогли добиться никакого прогресса.

Ян Сюй
знал, что если он сам не сможет решить эту проблему, то никто другой
в Институте перспективных исследований не сможет. Единственная надежда
была на Лу Чжоу, основателя вычислительного материаловедения.

Но, хотя Лу Чжоу был уверен в своих силах, он не мог придумать решения.

После долгих раздумий он сказал:

— Я вернусь и подумаю над этим. Если я что-нибудь найду, я сообщу.

Видя, что даже Лу Чжоу не в состоянии придумать решение, Ян Сюй вздохнул без всякой надежды.

— Спасибо.

В самом худшем варианте ему придется отказаться от этой идеи реализации аккумулятора и искать другой.

Лу Чжоу не понимал глубокого отчаяния Ян Сюй, поэтому он смущенно улыбнулся и сказал.

— Не за что…

Этот исследовательский проект может принести миллиарды или даже триллионы долларов!

Даже если меня не интересуют деньги, то его ценность заставляет попробовать…