Category: авто

thinking

Черная материя

1.
Я скептически отношусь к алармизму климатического толка, но не вижу худа от замены бензиновых движков электромоторами, если это происходит (1) без принуждения и (2) отрицательных последствий для окружающей среды. Выделение углекислоты автомобилями далеко не сразу было осознано как проблема; то же справедливо для электромобилей. Как их производство в мировом масштабе будет влиять на среду нам не известно, и если не побеспокоиться об этом заранее, вместо "спасения планеты" можно обменять шило на мыло.

2.
Положим, сбудутся мечты об электромобилях. Те будут работать на аккумуляторах; это миллиарды батарей. Если не перерабатывать батареи, никаких ресурсов не хватит. Сейчас это литиевые батареи, и единственные два материала, которые рентабельно из них извлекать - никель и кобальт из катода. Марганец слишком дешев, чтобы окупить затраты на переработку: если цена переработки превышает цену добычи материала из руды, она невыгодна. Даже для никеля и кобальта эти цены в пределах 10%: переработка выгодна, но не очень, при этом большие капитальные расходы, вредные отходы и т. п., - что еще более снижает окупаемость. Батареи разряжают, окуная в рассол. После этого их морозят в жидком азоте (чтоб те не взрывались в "мясорубке") и размалывают на кусочки. Алюминий из коллекторов заряда в катоде растворяют в щелочи, сами оксиды - в кислоте; далее идет стандартная гидрометаллургичекая обработка. Разделения металлов не нужно, если из них делать новые батареи. Гидрометаллургия давно оптимизирована. Единственная возможность повысить окупаемость - извлекать оксиды напрямую без растворения в кислоте и последующей гидрометаллургичекой обработки.

Катод состоит из трех материалов: частичек литиированных оксидов, частичек углерода (через которые проводится ток) и полимера, который связывает частицы в пористую матрицу. За десятилетия были перепробованы многие полимеры, но только один из них хорошо работает, ПВДФ. Полимер состоит из -CH2CF2- последовательностей. Когда литий уходит из матрицы во время зарядки, остаются сильные окислители, которые повреждают полимеры. ПВДФ с такими окислителями совместим, и он обеспечивает адгезию в матрице несмотря на изменения объема частиц и характера их поверхностей. Никто не будет менять ПВДФ, т.к. всем известно, что найти замену непросто; вся технология построена вокруг его уникальных свойств.

Массу, которую извлекают из батарей, технологи называют "черной материей": это каша из частиц графита из анода и оксидов из катода. Частицы в каше - аггломераты частичек, связанных полимером. Склеить листки бумаги легко, а поделить их трудно. Тут та же проблема. Если бы можно было высвободить частички из матрицы, их можно было бы поделить из-за разности в плотности, смачиваемости поверхности и т. п.

Казалось бы - в чем проблема? Углерод можно сжечь, и останутся только оксиды металлов. Но жечь дорого, нужны высокие температуры. Более существенно, ПВДФ распадается при 300 Цельсия, выделяя HF. Плавиковая кислота реагирует с оксидами, изменяя их свойства. Простыми способами не получается поделить "черную материю" на составные части, а без этого гидрометаллургичекой обработке нет альтернативы, а с ней переработка батарей едва рентабельна, а без переработки такие батареи исчерпают ресурсы и завалят отвалы. Вот пример просто формулируемой химической задачи, от решения которой (без шуток) может зависеть будущее.

3.
У меня есть смутная идея, как можно было бы решить задачу.

Если бы можно было разбить ПВДФ на сравнительно маленькие кусочки, то они бы испарились при температуре ниже, чем температура выделения HF (все CFH соединения летучи). Можно разбавить -CH2CF2- мономеры другими мономерами, которые бы разрывали полимерные цепочки при температуре от 150 до 300 Цельсия. Нижний предел дается технологией производства катодов. Есть множество примеров термически нестойких полимеров, в которых цепочки соединяют кросс линкеры (в которых разрывается слабая связь), но тут нужен линкер в самой цепи, а не между цепями. Линкер должен выжить окислительные условия в катоде. Принципиально новый полимер не пойдет, т. к. индустрия без принуждения не будет менять ПВДФ чем-то, что работает хуже. Но если полимер - вариация ПВДФ, им все равно. К сожалению, я не могу придумать, как ввести такой линкер. Но это только один возможный подход; я уверен, что задача имеет простое и красивое решение.

Никто не хочет "спасти планету", а заодно стать миллиардером? Трепать языком-то все горазды, а как доходит до дела, почему-то сразу вакуум вокруг.
thinking

Дворники и листья

Дождик. На ветровое стекло налипли мокрые осенние листья.

***

Почти у всех машин с б/м вертикальными задними стеклами есть задние дворники. У машин с пологими стеклами (седанов) их нет; у фургонов они тоже редки. Задний дворник был бы более полезен на наклонном стекле. Почему так конструируют машины? Другая загадка: у гражданских машин дворники внизу стекла, у военных - наверху. Тоже непонятно почему.

У "вертикальных" машин часто небольшой козырек над задним стеклом. Я рассудил, что из-за козырька поток воздуха на заднее стекло м.б. недостаточен, чтобы сдуть прилипшие листья или мокрый снег, оттого нужен дворник. Я поделился своим соображением с автомехаником в дилерстве; он рассмеялся, говорит, - У нас никто не купит такую машину без заднего дворника, вот и все.

***

Зачем осенью падают листья? У елок не падают (сезонно). Можно придумать множество правдоподобных объяснений. Но как же елки?

Всегда существуют альтернативные стратегии достижения одних и тех же целей; обычно неясно, почему одна стратегия лучше другой, да и лучше ли она. Возможно, когда-то она была лучше, а сегодня уже и не лучше. Редкое "объяснение" листопада, которое мне доводилось читать, проходило элементарный тест "на елки". Пожалуй, таких было два. Одно, что опыление более эффективно, когда на дереве нет листьев (не уверен, что это так, но хотя бы проверяемо). Второе: синхронное сбрасывание листьев как эффективный способ избавления от паразитов.

Я часто видел, что к осени листья поражены вирусными болезнями. Весною вырастают чистые листочки, как будто хвори не было. Смущают два момента. Во-первых, из общих соображений, паразиты должны приспособиться к такой процедуре. Во-вторых, не исключено, что деревья сами перестают бороться с паразитами, т.к. листья сбрасывать.

***

Дворники - творения рук человека; тем не менее, я не знаю ответов на простейшие вопросы о них. Я не уверен, что такие ответы существуют; если рациональность есть, вряд ли она напрямую связана с функциональностью. Дворники могут крепиться снизу, а могут сверху, они могут быть сзади, а могут и не быть сзади. Если они крепятся снизу, "эволюция" дворников идет одним путем, сверху - другим, сзади - третьим. Возможно, когда-то была причина располагать их так или иначе; сегодня это не имеет значения. Инерция ожиданий перебивает функциональные соображения.

То же самое с листьями. Возможно, в каких-то ситуациях извлечение хлорофилла энергетически выгоднее ограничения потери влаги. Вряд ли такая разница существенна: обе стратегии совершенствовались миллионами лет. У обоих методов много недостатков и достоинств, часто косвенного характера; их всегда можно придумать. Непонятно даже как сравнивать такие стратегии. Елки могут когда-нибудь исчезнуть, но это не означает, что их стратегия была плоха - и наоборот.

***

Лупил дождь, и дворники гоняли упавшие листья. Таинственное и непонятное начиналось сразу за мокрым стеклом.

thinking

Дерево

На днях была буря, повалило старое дерево. Ствол упал на единственное свободное место на всей парковке, накрыв своей кроной две машины. Толстые ветви так причудливо изогнулись, что обе машины остались без единой царапинки: ничто не помято, ничего не разбито. Ветви как бы обняли их, спасая. Я собирался там запарковаться, но шел дождь со снегом, а я не взял куртку.

Вот бы упасть, как это дерево...

Вот бы стоять, как эти две машины...



https://dl.dropboxusercontent.com/u/43807687/fotki/tree%2011-1-2014/tree2.jpg
https://dl.dropboxusercontent.com/u/43807687/fotki/tree%2011-1-2014/tree3.jpg
https://dl.dropboxusercontent.com/u/43807687/fotki/tree%2011-1-2014/tree4.jpg
https://dl.dropboxusercontent.com/u/43807687/fotki/tree%2011-1-2014/tree5.jpg
https://dl.dropboxusercontent.com/u/43807687/fotki/tree%2011-1-2014/tree6.jpg
thinking

Игры со спичками

Мой приятель-математик любил деньги. Точнее, не деньги (не больше прочих смертных), а играть на бирже; его охватывал инвесторский азарт. Денег для биржевых спекуляций у него не было, жена не давала. Так он что удумал: на спичках играл. Целая спичка - миллион долларов; половинки, четветинки. Каждую неделю приятель вкладывал коробок спичек в акции, а к концу недели подводил итоги и показывал жене гору спичек, намекая, что если бы та ему только разрешила, вот сколько у них было бы сейчас деньжищ. У него была теория, что жена не устоит. Но у нее было каменное сердце. Разбогател он (спичками) баснословно, у него было золотое (т.е. спичечное) прикосновение: вложит один коробок, пять назад получает - и так неделю за неделей, месяц за месяцем. В конце концов дрогнула жена. Ладно, играй на бирже, но только чужими деньгами - бросай на время математику, иди в банк, при такой удаче мы за год управимся. Так он и сделал. Как только он стал играть настоящими деньгами, везение сразу закончилось.

* * *

До того, как я получил американское гражданство, у меня была сверхъестественная способность к предсказанию результатов выборов. Я 100% предсказывал их на местном, штатном, национальном уровне, никогда не интересуясь опросами мнений и прочей мерехлюндией. Я даже не понимал, в чем могут быть сложности. Как только я получил возможность голосовать самому, чудесная способность навсегда исчезла.

* * *

Слушал Мишеля Армана, который разработал полимерные батареи для электромобилей. В Париже есть система Autolib: можно взять такую машинку (которая работает на его батареях) и проехать от одной парковки до другой, очень удобно. Несколько лет назад в городе были демонстрации против засилья мирового капитала, и пять таких машин сожгли до тла. Ни одна из его батарей не взорвалась. Находчивый изготовитель всюду ездил, показывая фотографии сожженных машин ("вот какие у нас батареи, в огне не горят и в воде не тонут") и объем продаж вырос в несколько раз.

* * *

Озабоченные хозяйки забросали меня вопросами, сколько запасных рулонов бумаги необходимо для прохождения туалетного теста Паркинсона. Напомню: по Паркинсону, плохое состояние столовой и дурная еда важны, но более существеннa реакция людей: если едят и нахваливают, то им уже не важно. Рулон работает так же. Если его в туалете нет, это скверно, но это пол-дела; более показательна реакция на сообщение, что его там нет. Не удивился бы, что хитроумный англичанин иногда его прятал. Хозяйкам на заметку: шесть запасных рулонов не спpячешь.