Detecció d'imperfeccions en cel·les solars de perovskites.

Els investigadors han trobat literalment un "truc de la llum" que permet detectar imperfeccions en les cel·les solars de perovskites. Això, augmenta la seva eficiència de tal manera  que les iguala a les cel·les actuals basades en silici.

Aquest descobriment, obre un camí per millorar el control de qualitat de la producció comercial. A petita escala, les cel·les solars de perovskites –que prometen generar energia solar més barata– són ja tan eficients com les de silici.

Cel·les solars de perovskites alternant ultraviolat i infraroig. Font: Exciton Science / Science in Pub

No obstant això, a mesura que augmenta l'escala, les cel·les de perovskites  perden eficiència, a causa de les imperfeccions superficials a nivell de nano-escala que resulten de la seva forma. A mesura que augmenta el nombre d'imperfeccions, la quantitat d’energia solar generada per centímetre quadrat baixa. Però si s'utilitza una càmera esdevé com una solució.

En un article publicat a la revista Nano Energy , l'autor principal Kevin Rietwyk i els seus col·legues del Centre d’excel·lència australiana ARC en Exciton Science, la Universitat de Monash, la Universitat de Tecnologia de Wuhan i CSIRO Energy, descriuen com poden ser les imperfeccions crítiques invisibles a simple vista. ePer això, es detecta amb llum ultraviolada aplicant a les cel·les i  registrar la llum infrarroja que es desprèn. Aquesta tècnica, empra una propietat de cel·les solars anomenada "fotoluminescència".

Aquest és el procés mitjançant el qual un fotó que entra, ràpidament és alimentat per un electró dins d'una molècula o semiconductor. Quan l’electró torna al seu estat normal, es adquireix fotó.

Els defectes a micro-escala, alteren la quantitat d’infrarojos produïts. L'anàlisi de com varia l'extensió de la llum que emet la cel·la solar en diferents condicions de funcionament dóna pistes sobre el funcionament de la cèl·lula. Utilitzant aquesta tècnica, ràpidament es poden identificar tot un conjunt d'imperfeccions. de fet, es pot esbrinar si es pot preveure un problema durant el procés de fabricació.

Els mètodes equivalents de verificació, són habituals en la fabricació de cel·les de silici. Mitjançant una innovadora modulació de llum, el doctor Rietwyk i els seus col·laboradors han dissenyat un nou enfocament que proposa els reptes que plantegen les cèl·lules de pròxima generació, el que vol dir que es possible obrir un camí cap a un dispositiu escalable i potencialment comercial.

L’autor sènior, el professor Udo Bach, també d’Exciton Science i de la universitat de Monash, va dir que l’equip havia realitzat proves d’èxit amb lots de petites cel·les de recerca. La tecnologia, serà senzilla per escalar i comercialitzar. Clarament, aquesta investigació mostra que el rendiment dels dispositius de cel·les solars de perovskites està influït pel nombre de les petites imperfeccions de les pròpies cel·les.

Font: Centre d'excel·lència australiana.

El ferrocarril elèctric subterrani de Budapest, després de més de 120 anys.

A mesura que la població de Budapest creixia a finals del 1800, els carrers s’estaven congestionant amb els tramvia elèctrics. Les autoritats de la ciutat van començar a buscar una forma convenient perquè la gent viatgés per la ciutat reduint la congestió als carrers. La seva solució va ser,  construir un sistema de transport públic sota terra.

Es va necessitar una mica menys de dos anys per construir un ferrocarril elèctric subterrani: La linea-1 del metro de Budapest. El primer ferrocarril d'aquest tipus a l'Europa continental, va començar a operar en el 1896. El túnel que va utilitzar es va construir amb eines modernes com eren les batedores de ciment elèctriques i les excavadores.

Foto: Peter Kadar Un tramvia original de la línia de metro número 1 de Budapest que es mostra al Museu del Ferrocarril del metro de Budapest.

Entre els elements innovadors del ferrocarril es trobaven els tramvies bidireccionals; il·luminació elèctrica a les estacions de metro i del tramvia; i una estructura de catenària en lloc d’un sistema de tercera via per a l’alimentació.

La línia de Budapest, encara en ús avui en dia amb més de 120 anys després de la seva inauguració.

Administrada pel Centre d’Història de l’ IEEE i recolzat per donants, el programa Milestone reconeix els desenvolupaments tècnics destacats a tot el món. La Secció IEEE d'Hongria va ser la patrocinadora. El sistema ferroviari va influir en la construcció i el disseny del metro a Boston, Buenos Aires, París i altres ciutats del món.

EL TÚNEL

La línia de metro funciona per sota d'Avinguda Andrassy, ​​que connecta el centre de la ciutat —Vorosmarty Square— amb el parc de la ciutat. A la dècada del 1890, l’avinguda només permetia el trànsit de vianants, per la qual cosa les autoritats de la ciutat van decidir que seria un lloc ideal per començar la construcció, la qual, va començar en el 1894.

Afegeix un títol

El principal canal de clavegueram que corria per sota de l’avinguda presentava un repte, ja que, limitava com seria l’altura del túnel. Els treballadors havien de fer servir tècniques de "descobrir i cobrir" per construir l'estructura. Per això, van excavar una rasa poc profunda i van construir el túnel al seu interior. El carrer es va reconstruir sobre el túnel un cop finalitzada l’estructura. Va ser la primera vegada que es va utilitzar la tècnica de "descobrir i cobrir" per crear un túnel sota una carretera principal.

Per construir el túnel, es va utilitzar el formigó armat amb xapes de ferro en lloc de maons,  perquè era lleuger, fort i tenia una vida útil llarga, segons l’ entrada en Wiki History History and Technology sobre la fita. El ciment armat, també es va utilitzar per construir les guixetes de bitllets, plataformes d’estacions i les entrades per a  les 11 estacions del metro al llarg d'una recorregut de 4 km.

Per completar el projecte es van emprar 2.000 treballadors de la construcció, durant només 21 mesos.

NOVES INNOVACIONS

Tot i que no va ser el primer sistema de trens subterranis, la línia de metro de Budapest va ser la precursora del metro actual. Va ser el primer ferrocarril subterrani que va utilitzar cotxes de tramvia bidireccionals: cabines a qualsevol dels extrems del tren, cadascuna amb el seu propi maquinista. 

Aleshores, altres trens subterranis utilitzaven locomotores amb un únic maquinista, que operava un interruptor commutat  per canviar el tren cap a una altra via. Això era limitat on el tren podia canviar de direcció. Els trens bidireccionals, però, van proporcionar als conductors la capacitat de revertir la direcció quan fos necessari, permetent més flexibilitat.

Els vagons de tramvia existents es van modificar per adaptar-se a les restriccions d'alçada del túnel. En aquell moment, els vehicles ferroviaris estàndards eren massa alts per al túnel de 3 metres. Cada tramvia tenia dos xassís que suportaven el vehicle i li proporcionaven la tracció i la frenada, però feien que els cotxes fossin massa grans per al túnel. Per rebaixar l'alçada dels cotxes, els enginyers van construir un xassís de planta baixa. Tenia rodes fixes enganxades a una base amb un petit eix, així com un disc i un motor de fre. Cada carruatge estava connectat per un xassís, que feia servir bola i acoblador.

La línia de Budapest va ser el primer tramvia de planta baixa del món. Per alimentar el sistema ferroviari, els enginyers van instal·lar línies aèries en lloc de col·locar un sistema convencional de tercera via al llarg de les vies. Els trens utilitzaven col·lectors de corrent elèctric per connectar-se amb els cables generals.

Es va construir una central elècrica al carrer Akacfa, a uns cinc blocs al sud de l’avinguda Andrassy, ​​on es generava amb corrent continua de 350 volts per al ferrocarril. El sistema actual va alimentar el tramvia, així com els llums dels cotxes i estacions. Budapest va ser la primera ciutat del món a utilitzar el sistema de col·lectors de corrent elèctric sota terra. La placa Milestone va col·locar a l'entrada de la primera estació, que ara, és el lloc del museu del ferrocarril de metro de Budapest. La placa diu:

En el 1896 es va inaugurar la línia 1 de metro de Budapest, el primer ferrocarril subterrani dissenyat específicament amb energia elèctrica, en lloc d'adaptar-se a sistemes de vapor. Va oferir diversos elements innovadors, incloent carruatges de motors bidireccionals,  i il·luminació elèctrica a les estacions i carruatges. El disseny d'aquesta línia va influir en la construcció del metro posterior a Boston, París, Berlín i altres zones metropolitanes a tot el món.

Font: IEEE Spectrum

Telèfons sense fils als biplans brtànics de la 1ª Guerra Mundial.

Tan aviat com els primers humans van pujar als globus aerostàtics a finals del 1700, els estrategues militars van veure les primeres possibilitats pel reconeixement aeri. 

Això volia dir que seria possible detectar els moviments enemics i l'artilleria que tenien des de dalt, però encara seria millor si fos possible comunicar-lo immediatament a la resta de l'exercit que estava sobre el terreny.  Però la tecnologia de llavors, no era lo suficientment desenvolupada per  fer-ho possible.

A principis del segle XX, ja existien tots els elements necessaris per fer realitat el reconeixement aeri: ja existia el telègraf, el telèfon i l'avió. El repte era ajuntar-los. Els defensors de la tecnologia  sense fils es van tenir d'enfrontar als reticents buròcrates governamentals, que eren no creien en finançar una tecnologia no provada.

Intel·ligència vital va ser proporcionada per la telegrafia sense fil durant les batalles de la Primera Guerra Mundial.

Un dels primers intents va consistir en la telegrafia sense fils: l'enviament de senyals de telègraf per ràdio. El seu principal inconvenient era la mida. La bateria i el transmissor pesaven fins a 45 quilograms i van ocupar tot un seient en un avió, de vegades ocupant part de la zona del pilot. L'antena de fil s'aturava darrere de l'avió de manera que tenia de ser plegada abans d'aterrar. No hi havia espai per a un operador de ràdio dedicat i, per tant, el pilot hauria de fer-ho tot: observar l’enemic, consultar el mapa i marcar les coordenades en codi Morse, tot volant l’avió sota el foc enemic.

Foto: Museu de les Ciències / SSPL / Getty Images Els enginyers Marconi al servei del Royal Flying Corps britànic van desenvolupar aquest conjunt de telefonia aèria.

Malgrat la complicada configuració, alguns pioners van aconseguir que funcionés. En el 1911, el primer tinent Benjamin D. Foulois, pilot de l’únic avió de l’exèrcit dels Estats Units, va volar al llarg de la frontera mexicana i va informar a les estacions del Signal Corps a terra pel codi Morse. Tres anys més tard, sota els auspicis del Royal Flying Corps britànic (RFC), els tinents Donald Lewis i el baró James van provar la radiotelegrafia aèria volant 16 quilòmetres de distància, comunicant-se amb el codi Morse mentre volaven.

El sistema sense fils del RFC no va trigar gaire a veure la seva primera acció real. Anglaterra va entrar a la Primera Guerra Mundial el 4 d'agost de 1914. El 6 de setembre, mentre va volar durant la primera batalla del Marne a França, Lewis va descobrir un descobert de 50 km a la línia enemiga. Va enviar un missatge sense fils informant del que va veure, i les tropes britàniques i franceses van cobrir el buit. Va ser la primera vegada que es va rebre un missatge sense fils enviat des d'un avió britànic. Els comandants de l'exèrcit britànic es van convertir en evangelistes instantanis per a la tecnologia sense fils, exigint més equipament i formació tant per als pilots com per al suport terrestre.

A partir d’aleshores, el RFC, que s’havia format en el 1912 sota el capità Herbert Musgrave , va créixer ràpidament. En un primer moment, Musgrave havia estat encarregat d’investigar una llista d’activitats relacionades amb la guerra: globus, kits, fotografia, meteorologia, caiguda de bombes, musqueteria i comunicació. Va decidir centrar-se en l’últim. Al començament de la guerra, el RFC es va fer càrrec de l'Estació Experimental Marconi a l'aeròdrom de Brooklands a Surrey, al sud-oest de Londres.

Foto: Biblioteca Nacional d’Escòcia Un biplà britànic en missió de reconeixement sobrevola les línies enemigues a França durant la Primera Guerra Mundial.

Brooklands havia estat el lloc del primer vol motoritzat a Anglaterra, en el 1909, tot i que no era un lloc ideal per a un camp aeri. La pista s’asseia al mig duna zona, amb uns cables d’alta tensió que envoltaven el camp per tres costats i dues xemeneies de maó de 30 metres d’alçada que estaven a l’est.

Al principi, els pilots de reconeixement van informar sobre l'efectivitat dels trets d'artilleria donant instruccions de direcció. "Uns 50 metres a curt i a la dreta" va ser un missatge que Lewis va enviar a Marne. Es tracta d’una cadena força llarga per a que un pilot tingui el codi Morse. A l'octubre de 1914, els britànics havien elaborat mapes amb referències de quadrícules, cosa que significava que amb poques lletres i números, com ara "A5 B3", podríeu indicar la direcció i la distància. Encara amb aquesta simplificació, no obstant això, l’ús de la radiotelegrafia era encara feixuc.

Trucades de veu des del Cockpit 

La comunicació de veu directa a través de telefonia sense fils era una millor solució, tret que l'habitacle obert d'un biplà no era propici per a una conversa senzilla. Els soroll intensos, les vibracions afectaven a al veu. Els pilots tenien dificultats per ser entesos pels tripulants asseguts a pocs centímetres de distància.

A la primavera del 1915, Charles Edmond Prince va ser enviat a Brooklands per dirigir el desenvolupament d'un sistema de veu bidireccional per als avions. El Príncep, havia treballat com a enginyer a la Marconi Co. des de 1907, i ell i el seu equip, molts dels quals també provenien de Marconi,  van posar ràpidament en marxa un sistema de comunicació aire a terra.

El sistema de Prince no va ser mai com un mòbil, ni tan sols com els telèfons de l'època. Tot i que el pilot va poder parlar amb l'estació terrestre, l'operador terrestre va respondre amb el codi Morse. Es va necessitar un any més per desenvolupar la telefonia sense fils terra-a-aire i màquina-a-màquina.

El grup de Prince va experimentar amb una varietat de micròfons. Finalment, es van instal·lar en un micròfon més antic de Hunnings Cone que tenia un  diafragma gruixut. Mitjançant proves i errors, van conèixer la importància de provar el micròfon fora del laboratori i en condicions típiques de vol. 

Font: International Military Artiques

Els va semblar gairebé impossible predir com funcionaria un micròfon particular a l’aire basat només en el seu comportament a terra.  El material del diafragma també era important. L’equip va provar carboni, acer, ebonita, cel·luloide, alumini i mica. La mica, va ser el guanyador final perquè la seva freqüència natural era la menys afectada pel soroll del motor. (Prince va publicar els seus resultats després de la guerra, en una revista del 1920 de la Institution of Electrical Engineers (IEE). 

Príncep era un promotor dels tubs de buit, de manera que la seva ràdio es basava en tubs més que en els cristalls. Però els tubs que el seu equip va utilitzar inicialment eren increïblement problemàtics i poc fiables, i l'equip va treballar a través de diversos models diferents. Després que el capità HJ Round de la Marconi Co. s'incorporés al grup de Prince, va dissenyar tubs de buit específicament per a aplicacions aèries.

Durant l'estiu del 1915, el grup de Prince va provar amb èxit la primera comunicació de veu aire-terra mitjançant un transmissor de radiotelefonía. Poc després, el capità JM Furnival, un dels ajudants del príncep, va establir l'escola de formació sense fils a Brooklands. Cada setmana passaven 36 pilots de caça per aprendre a utilitzar l’aparell sense fils. 

Trucades sense mans a través del micròfon

En el 1918, van llançar un nou casc d'aviador que incorporava els receptors telefònics a les orelles i un micròfon de gola. El micro de  gola, es va incorporar al casc i es va embolicar al coll de manera que pogués recollir les vibracions directament de la gola del pilot, evitant així el soroll de fons del vent i del motor. Aquest va ser un avenç significatiu perquè va permetre als pilots "deixar lliures les mans".

Al final de la guerra, Prince i els seus enginyers havien aconseguit la transmissió de parla sense fils de terra a terra, aire a terra i màquina a màquina. La Royal Air Force havia equipat 600 avions amb ràdio de veu amb ona continua i havia establert 1.000 estacions terrestres amb 18.000 operadors sense fils.

Sembla ser un clar exemple de com la tecnologia militar impulsa la innovació en temps de guerra. 

En la resposta formal al paper de l'IEE de 1920 de Prince, el capità PP Eckersley va trucar al telèfon de l'avió per fer propaganda. Per això, va dir a Prince, no tenia un pressupost il·limitat en la rerca i, per tant, havia de demostrar que la telefonia aèria tenia aplicacions pràctiques.

Prince es va sentir orgullós de la demostració del seu equip que va fer Lord Kitchener a St. Omer el febrer de 1916, la primera demostració pràctica del dispositiu. Però el major T. Vincent Smith va pensar que una demostració no era gaire aconsellada. Smith, assessor tècnic de la RFC, va argumentar que mostrar el telèfon sense fil al comandament superior només podria crear falses expectatives, creient que un dispositiu podria solucionar totes les seves dificultats de comunicació. Per això, Smith ho veia com un deure, l'amortir l’entusiasme, per evitar rebre peticions impossibles.

Font: Infobae

Tant Round , el dissenyador de tubs de buit, com Harry M. Dowsett , el cap de proves de Marconi, van afegir matisos a la versió de Prince. Round va assenyalar que les investigacions sobre sistemes de tubs de buits per enviar i rebre telefonia van començar en el 1913, molt abans que la guerra estigués en marxa. Dowsett va dir que s’hauria de concedir més crèdit als enginyers de Marconi que van crear el primer conjunt de telefonia que funciona (a diferència del conjunt experimental de Prince de 1915).

En el seu article de 1920, Prince va reconnèixer que no va incloure tota la història i que la seva contribució va ser la nova aplicació dels circuits existents per utilitzar-los en un avió. A continuació, va recnonnèixer les aportacions dels enginyers de Round i d’altres, així com del General Electric Co., que havia patentat un sistema de telefonia aèria similar utilitzat pel Cos de Senyal de l’Exèrcit dels Estats Units.

Font: IEEE Spectrum.