Power-to-Gas (P2G) jest uznawane za obiecującą technologię magazynowania energii w długoterminowej perspektywie. Dynamiczny wzrost udziału odnawialnych źródeł energii o niestabilnej generacji w miksie energetycznym napędza badania i rozwój w zakresie wielkoskalowego magazynowania energii. Niniejsza praca przedstawia analizę wykonalności systemu Power-to-Gas w odniesieniu do różnych punktów pracy i pojemności.

Analizę przeprowadzono przy użyciu modelu systemowego, którego kluczowe komponenty to elektrolizer stałotlenkowy (SOE), jednostka separacji CO₂ oraz reaktor metanizacji. W celu przeprowadzenia oceny techniczno-ekonomicznej (TEA) systemu dokonano estymacji kosztów inwestycyjnych (CAPEX) i operacyjnych (OPEX) oraz określono strukturę kosztów. Zaproponowany w badaniu model umożliwia optymalizację systemową, uwzględniającą zarówno kryteria techniczne, jak i ekonomiczne, w publikacji jest analiza systemu od 10 KW do 40 MW, co odpowiada nominalnej mocy SOE w każdym przypadku.

Według wyników badania w systemie P2G opartym na SOE koszt produkcji syntetycznego gazu ziemnego (SNG) spadnie o 15–21% do 2030 roku oraz o 29–37% do 2050 roku. Produkcja SNG będzie kosztować 3,15–3,75 EUR2023/kgSNG w 2030 roku oraz 2,6–3,0 EUR2023/kgSNG w 2050 roku dla systemów o mocy SOE powyżej 10 MW. Redukcja kosztów wynika głównie z rozwoju materiałów oraz wielkoskalowej produkcji, co wpływa na obniżenie nakładów inwestycyjnych (CAPEX).

Według badań technologia osiągnie próg rentowności do 2050 roku. Wielkoskalowy system Power-to-Gas o łącznej zainstalowanej mocy 40 GW zapewni cenę produktu na poziomie 2,4 EUR2023/kgSNG przy średniej sprawności konwersji wynoszącej 68%.

W pracy zaproponowany został wskaźnik asymetrii danych, będący miarą stopnia asymetrii analizowanego zbioru danych. Zapewnia on dodatkowe informacje o zbiorze, co pozwala na lepsze ukierunkowanie i udoskonalenie dalszej analizy. Wskaźnik odzwierciedla poziom asymetrii relacji między danymi wynikającej z ich hierarchicznej struktury.

Dzięki informacjom uzyskanym za pomocą wskaźnika asymetrii, możliwe jest uzasadnienie i wytłumaczenie skuteczności asymetrycznych metod analizy danych, a także odpowiednie przygotowanie narzędzi do dalszej analizy, dostosowując je do asymetrycznych cech danych.

Wskaźnik asymetrii sformułowany jest w oparciu o graf k-najbliższych sąsiadów, który reprezentuje analizowane dane. Wykorzystuje on zatem informacje o ich wewnętrznej geometrii, umożliwiając wgląd w strukturę zbioru.

Przeprowadzone eksperymenty na rzeczywistych danych służą weryfikacji użyteczności wskaźnika asymetrii oraz poprawności jego teoretycznych podstaw. W empirycznej walidacji zastosowane zostały zarówno symetryczne, jak i asymetryczne algorytmy redukcji wymiarowości danych, a wyniki ich działania ocenione zostały na podstawie klasteryzacji w dwuwymiarowej przestrzeni wizualizacji. Ostatecznie stwierdzone zostało, czy zaproponowany wskaźnik rzeczywiście przewiduje przewagę metod asymetrycznych nad ich symetrycznymi odpowiednikami.

Drzewa w miastach pełnią kluczowe funkcje środowiskowe: produkują tlen, filtrują zanieczyszczenia, stanowią siedlisko dla dzikiej fauny, ograniczają spływ wód opadowych oraz łagodzą skutki zmian klimatu – zwłaszcza poprzez obniżanie temperatury i pochłanianie dwutlenku węgla, który jest magazynowany w postaci węgla organicznego.

Zazwyczaj, aby zwiększyć korzyści ekologiczne wynikające z obecności drzew w miastach, dąży się do zwiększenia ich liczby, co bezpośrednio wpływa na powierzchnię pokrycia koronami. Jednak niewiele wiadomo na temat potencjału modyfikacji składu gatunkowego miejskich zadrzewień w celu maksymalizacji korzyści ekologicznych. Sadzenie i zarządzanie drzewami w celu zwiększenia pokrycia koronami jest szczególnie trudne w centrach miast, gdzie gęsta, często historyczna zabudowa ogranicza możliwość znacznego powiększenia terenów zielonych.

Analizy przeprowadzone metodą i-Tree Canopy wykazały, że w historycznych obszarach miejskich polskich miast istnieje znaczny potencjał do zwiększenia pokrycia koronami drzew – z obecnych 15–34% do 31–51%. W ramach badania modelowano korzyści ekologiczne wynikające z obecności miejskich lasów, koncentrując się na tym, jak różne składy gatunkowe mogą wpływać na funkcje środowiskowe, takie jak sekwestracja węgla i filtracja zanieczyszczeń. Przeanalizowano dwa główne scenariusze: pierwszy zakładał dodawanie drzew zgodnie z najczęściej sadzonymi obecnie gatunkami („opcja standardowa” – SO), a drugi uwzględniał modyfikację składu gatunkowego w celu zwiększenia korzyści ekologicznych („opcja dostosowana do miasta” – SCO). W polskich miastach najczęściej występującymi gatunkami były klon zwyczajny (Acer platanoides, 14,5%) oraz lipa drobnolistna (Tilia cordata, 11,45%). Do popularnych gatunków należały również brzoza brodawkowata (Betula pendula), dąb szypułkowy (Quercus robur), robinia akacjowa (Robinia pseudoacacia), jesion wyniosły (Fraxinus excelsior), klon jawor (Acer pseudoplatanus), kasztanowiec zwyczajny (Aesculus hippocastanum) oraz klon polny (Acer campestre), których udział w miejskich zadrzewieniach wynosił do 5%.

Zróżnicowany skład gatunkowy drzew w polskich miastach przyczynia się w istotnym stopniu do zdolności sekwestracji węgla. Wyniki badań sugerują, że modyfikacja składu gatunkowego może znacząco zwiększyć tempo pochłaniania dwutlenku węgla – od 47,8% do nawet 114% rocznie, przy czym opcja dostosowana do miasta (SCO) okazała się najskuteczniejsza. Podkreśla to znaczenie strategicznego doboru gatunków w praktykach leśnictwa miejskiego, aby maksymalizować korzyści ekologiczne i łagodzić skutki zmian klimatu.

Niniejsze badanie dotyczyło nowej konfiguracji złączy łączonych metodą zgrzewania tarciowego (Friction Stir Welding, FSW) z dwóch stopów aluminium. Analizowano różnoimienne zgrzeiny AA6082/AA1350, przy czym dla stopu AA1350 badano dwa stany materiału: o strukturze gruboziarnistej (CG) oraz ultradrobnoziarnistej (UFG). Omówiono zmiany we właściwościach mechanicznych i elektrochemicznych w kontekście ewolucji mikrostruktury w obrębie złączy.

Średnia wielkość ziarna w strefie zmieszania (SZ) dla wszystkich materiałów wynosiła od 4 do 5 µm, a udział granic ziarna o dużym kącie dezorientacji wynosił około 77%, co wskazuje na występowanie ciągłej rekrystalizacji dynamicznej podczas FSW. Zmiany w mikrotwardości w obrębie zgrzein były związane z różnicami w wielkości ziarna (AA1350) oraz rozpuszczaniem wydzieleń β″ w SZ stopu AA6082.

W wyniku tego wytrzymałość na rozciąganie zgrzein zmniejszyła się w porównaniu z materiałami bazowymi AA6082 i AA1350 UFG, jednak wzrosła w porównaniu z materiałem bazowym AA1350 CG. Eksperymenty elektrochemiczne wykazały, że korozja wżerowa występowała w przypadku AA1350, podczas gdy w przypadku AA6082 była to kombinacja korozji wżerowej i międzykrystalicznej. Głębokość ataku korozyjnego była większa dla AA1350, osiągając maksymalną wartość około 70 µm dla materiałów bazowych, natomiast w SZ zmniejszyła się do 50 µm. W przypadku AA6082 maksymalna głębokość korozji była otrzymana w SZ i nie przekraczała 30 µm.

Materiały ceramiczne stanowią zróżnicowaną grupę materiałów, które znajdują zastosowanie w medycynie, przemyśle elektronicznym, motoryzacyjnym i jądrowym. Z ceramiki wykonuje się m.in. stałe uzupełnienia protetyczne, lasery wysokiej mocy, narzędzia skrawające, nurniki do pomp, itp. Aby wytworzyć polikrystaliczne materiały ceramiczne o określonym kształcie, należy dobrać odpowiednią metodę formowania. Autorzy publikacji w swoich badaniach wykorzystali metodę cyfrowego przetwarzania światła (DLP, ang. Digital Light Processing), która należy do grupy technik wytwarzania przyrostowego, powszechnie znanego jako druk 3D. Pomimo wielu nadzwyczajnych właściwości materiałów ceramicznych ich dość istotną wadą jest niska odporność na kruche pękanie. Parametr ten można poprawić, wprowadzając plastyczne cząstki metaliczne do ceramicznej osnowy. 

Celem badań opisanych w publikacji było opracowanie fotoutwardzalnych dyspersji ceramicznych, z których przy zastosowaniu druku DLP uzyskano kompozyty ceramiczne o osnowie z Al2O3, wzmacniane cząstkami metali: niklu i molibdenu. Przeanalizowano wpływ różnych monomerów akrylanowych, deflokulantów oraz fotoinicjatorów na właściwości reologiczne dyspersji ceramicznych oraz tzw. głębokość sieciowania pod wpływem promieniowania UV emitowanego przez lampę metalo-halogenkową i projektor LED wbudowany w drukarkę 3D. Dobrano także odpowiednie parametry drukowania, m.in. czas ekspozycji na światło UV i wysokość pojedynczej warstwy. Otrzymane materiały kompozytowe, po procesie formowania i spiekania w temperaturze 1550°C w atmosferze Ar/H₂, zostały scharakteryzowane pod kątem twardości, składu fazowego oraz mikrostruktury. Opisane badania pokazały, że zawartość zaledwie 0,5%obj. niklu w kompozycie potrafi wpłynąć na poprawę odporności na kruche pękanie tlenku glinu nawet o 38%. Możliwości formowania metodą druku DLP zaprezentowano drukując przykładowe obiekty w formie kół zębatych.

Zbadano możliwość wykorzystania porfiryn cyrkonowych jako jonoforów selektywnych wobec jonów mleczanowych. Przetestowano tetrafenyloporfirynę cyrkonową (Zr-TPP) oraz oktaetyloporfirynę cyrkonową (Zr-OEP) w poliuretanowych membranach plastyfikowanych sebacynianem dioktylu lub eterem o-nitrofenylowym oraz zawierających odpowiednio kationowe lub anionowe dodatki lipofilowe. Najlepsze charakterystyki odpowiedzi na jony mleczanowe uzyskano dla membrany plastyfikowanej sebacynianem dioktylu, zawierającej Zr-TPP oraz kationowe dodatki lipofilowe. Klasyczne elektrody z tą membraną wykazały wysoką selektywność wobec jonów mleczanowych przy czułości −76,6 mV dec⁻¹ i liniowym zakresie krzywej kalibracji od 10⁻⁴ M do 10⁻¹ M.

Następnie polimerowe membrany zawierające Zr-TPP nanoszono z wykorzystaniem pipety na przetworniki z elektrodami drukowanymi z pasty zawierającej grafen. Stwierdzono, że odpowiedź potencjometryczna tych miniaturowych czujników jest bardzo podobna do elektrod klasycznych. W kolejnym kroku wykonano w pełni drukowane czujniki z elektrodami grafenowymi oraz polimerowymi membranami jonoselektywnymi, wykorzystując technikę druku aerozolowego. Czułość tych elektrod wobec mleczanu wyniosła −79,01±0,39 mV dec⁻¹ przy liniowym zakresie odpowiedzi od 10⁻³,⁵ M do 10⁻¹ M oraz szybkiej reakcji na zmiany stężenia jonów mleczanowych.

Proponowana elektroda stanowi rzadki przykład potencjometrycznego, nieenzymatycznego czujnika do oznaczania jonów mleczanowych, z możliwością miniaturyzacji i masowej produkcji przy użyciu metod drukarskich.

Praca dotyczy produkcji materiałów kompozytowych na bazie proszku prekompozytowego Al₂O₃ (NiAl–10 wag. % Al₂O₃). Zastosowano metodę PPS (puls  plasma sintering), która umożliwiła formowanie ceramiczno-międzyfazowych kompozytów. Proszek prekompozytowy został wytworzony metodą mechanicznej aktywacji (MA). Przygotowano sześć serii kompozytów, różniących się temperaturą spiekania (1200 °C, 1300 °C, 1400 °C) oraz zawartością proszku prekompozytowego (2,5 i 5 wag. % względem ilości Al₂O₃).

Największą twardość uzyskano dla serii kompozytów spiekanych w temperaturze 1300 °C. Obie serie, z różną zawartością proszku prekompozytowego, osiągnęły twardość w zakresie 20,8–20,9 GPa. Próbki zawierające 2,5 wag. % proszku prekompozytowego, spiekane w temperaturze 1200 °C, osiągnęły najwyższą wartość KIC (odporność na pękanie) wynoszącą 4,72 ± 0,34 MPa·m⁰·⁵. Co ciekawe, tę samą wartość odnotowano dla kompozytów zawierających 5 wag. % proszku prekompozytowego spiekanych w 1300 °C.

Dla obu serii kompozytów, niezależnie od zawartości proszku prekompozytowego, najwyższą wytrzymałość uzyskano przy spiekaniu w temperaturze 1400 °C. Dla kompozytów z 2,5 wag. % proszku prekompozytowego wytrzymałość na rozciąganie wyniosła 255,98 MPa, natomiast dla próbek z 5 wag. % proszku prekompozytowego wartość ta wyniosła 264,01 MPa.

Federacyjne uczenie umożliwia współpracę przy trenowaniu modeli na rozproszonych źródłach danych. Jednak zdecentralizowany charakter tego podejścia wiąże się z wyzwaniami dotyczącymi prywatności danych, bezpieczeństwa modeli oraz ataków przeciwników. Opracowany w artykule Federated Learning Secure Model Repository (FLSMR) to innowacyjne rozwiązanie zaprojektowane w celu zwiększenia bezpieczeństwa i integralności modeli uczenia maszynowego w scenariuszach federacyjnego uczenia. FLSMR zapewnia bezpieczne repozytorium do udostępniania modeli między węzłami, chroniąc prywatność danych i zapobiegając złośliwym wkładom. FLSMR wykorzystuje algorytmy do identyfikacji i odfiltrowywania złośliwych wkładów od klientów, zapewniając niezawodność ekosystemu współdzielonych modeli. Dzięki ciągłemu monitorowaniu, repozytorium gwarantuje integralność i bezpieczeństwo udostępnianych modeli, tym samym ograniczając ryzyko stwarzane przez złośliwych aktorów. Takie podejście wzmacnia współpracę w ramach federacyjnego uczenia, chroniąc jednocześnie przed potencjalnym zatruwaniem modeli i utrzymując niezawodność ekosystemu współdzielonych modeli.

Link do opracowanego oprogramowania: https://github.com/kolasad/fl_secure_model/

W artykule przedstawiono analizę wyników badań składu popiołów lotnych z termicznego przekształcania osadów ściekowych [SSA z ang. sewage sludge ash], pobranych z trzech spalarni zlokalizowanych w Warszawie, Krakowie i Łodzi oraz oznaczono wymywania wybranych metali ciężkich z badanych popiołów lotnych i betonów zwykłych klasy C20/25 z częściową zamianą - do 20% cementu na popiół lotny. Wykonane badania laboratoryjne wykazały, że mają porównywalny skład granulometryczny, natomiast właściwości fizyko-chemiczne badanych popiołów lotnych różnią się od tradycyjnie stosowanych w technologii betonu popiołów ze spalania węgla. SSA charakteryzują się przeciętnie mniejszą zawartością tlenków krzemu, żelaza i aluminium przy wielokrotnie większej zawartości fosforu. Badania wymywania wskazują na małą mobilność metali ciężkich spełniającą polskie przepisy dotyczące możliwości wykorzystania SSA w budownictwie do określonych zastosowań. Jednocześnie nie stanowią istotnego zagrożenia dla zdrowia ludzi i nie szkodzą środowisku. Odpady budowlane zawierające SSA mogą być składowane na składowiskach odpadów obojętnych.

Pomimo wieloletnich badań nad rozwojem i leczeniem nowotworów, ich diagnostyka wciąż pozostaje na niezadowalającym poziomie. Konieczne są kolejne próby w celu identyfikacji nowych i bardziej specyficznych markerów nowotworowych, które mogą poprawić wczesne rozpoznanie choroby. Metaloproteinazy (MMPs) stanowią ważną grupę białek w diagnostyce nowotworów ze względu na ich potencjalny wpływ na progresję nowotworu poprzez obserwowane zmiany zarówno poziomu, jak i aktywności MMPs w komórkach nowotworowych. W niniejszej pracy opracowano prosty w otrzymaniu biosensor woltamperometryczny, umożliwiający w jednym pomiarze jednoczesne monitorowanie poziomu i aktywności trzech metaloproteinaz: MMP-1, MMP-2 i MMP-9, szczególnie istotnych w kontekście raka płuca. Aby maksymalnie uprościć budowę biosensora, opracowano receptory w postaci tiolowanych tripeptydów (wysoce specyficznymi dla działania każdej z MMP) znakowanych sondami redoks . Każdy receptor został oznakowany inną sondą redoks, co umożliwiało jednoczesną detekcję trzech wybranych MMPs. Opracowany biosensor charakteryzował się wysoką stabilnością, dużą czułością oraz niskimi granicami wykrywalności wynoszącymi odpowiednio 10,5, 13,7 i 8,4 fg·mL⁻¹ dla MMP-1, MMP-2 i MMP-9. Aby wykazać, że MMPs są doskonałymi biomarkerami nie tylko do wczesnej diagnostyki raka płuca, lecz także do rozróżniania typu nowotworu oraz określania stadium choroby, badania przeprowadzono na ekstraktach tkankowych uzyskanych z myszy wszczepionych liniami komórkowymi H446 i A549, reprezentującymi odpowiednio drobnokomórkowego oraz niedrobnokomórkowego raka płuca.

Niniejszy artykuł przedstawia technologię analizy argumentów moralnych, która umożliwia wgląd w wykorzystanie argumentów moralnych w dyskursie. Analizujemy pięć społeczno-politycznych korpusów danych z adnotacjami argumentów z dyskusji offline i online, w których łącznie znajduje się 240 tysięcy słów z 9 tysiącami argumentów, ze średnią dokładnością adnotacji wynoszącą 78%. 

Korzystając z metody opartej na leksykonie, automatycznie przypisujemy tym argumentom zasady moralne, osiągając szacunkową dokładność na poziomie 83%. Analiza ilościowa pozwala nam obserwować wzorce statystyczne i trendy w stosowaniu argumentów moralnych, podczas gdy analiza jakościowa pozwala nam zrozumieć i wyjaśnić strategie komunikacyjne w stosowaniu argumentów moralnych w różnych kontekstach. 

Na przykład argumenty wspierające często opierają się na zasadach Lojalności i Autorytetu, podczas gdy argumenty atakujące wykorzystują zasadę Troski. Stwierdzamy, że dyskusje online wykazują większą różnorodność zasad moralnych i wyższą negatywną wartość argumentów moralnych. Argumentujący online częściej opierają się na Krzywdzie niż na Trosce, oraz częściej na Degradacji niż na Świętości. 

Te spostrzeżenia mają znaczące implikacje dla zastosowań sztucznej inteligencji, szczególnie w zrozumieniu i przewidywaniu zachowań moralnych ludzi i maszyn. Praca ta przyczynia się do tworzenia bardziej przekonujących informacji oraz do wykrywania szkodliwych lub stronniczych treści syntetycznych generowanych przez sztuczną inteligencję.

Artykuł przedstawia nową metodę strojenia złożonego, wielorezonansowego regulatora prądu (MRCC). Zaproponowano proces automatycznego strojenia online, który dostarcza optymalne współczynniki odpowiednie do pracy w czasie rzeczywistym przekształtnika energoelektronicznego podłączonego do sieci. Pominięto czasochłonny i niedokładny etap symulacji oparty na modelu obiektu sterowania. Nowa funkcja ograniczeń została wprowadzona do schematu optymalizacji, aby zapewnić pożądane zachowanie systemu sterowania. W tym rozwiązaniu bezpośrednio definiowane są poziom szumów sygnału sterującego i czas narastania kontrolowanych prądów. Według wiedzy autora, jest to pierwsze takie rozwiązanie.

Następnie, do rozwiązania tego szczególnego problemu optymalizacji zastosowano najczęściej używane metaheurystyczne algorytmy optymalizacji. Inną oryginalną koncepcją przedstawioną w artykule jest zastosowanie podejścia „disturbance-in-the-loop” (DiL). W tej metodzie podczas etapu strojenia emulowane są zniekształcone napięcia fazowe, a optymalne współczynniki MRCC są wybierane w trybie pracy poza siecią (ang. off-grid) przekształtnika energii. Zaproponowane rozwiązanie zapewnia bezpieczne i efektywne strojenie MRCC online przy użyciu bardzo prostego wskaźnika jakości. W rezultacie osiągnięta jest wysoka jakość (nadążanie za sygnałem referencyjnym prądu) pracy falownika podłączonego do sieci.

Artykuł zawiera krótką analizę stabilności opartą na teorii stabilności Lapunowa. Wyniki eksperymentalne uzyskane dla falownika podłączonego do sieci wskazują na doskonałe tłumienie zakłóceń i śledzenie prądu. Zalety proponowanego podejścia są widoczne w porównaniu z dwoma analitycznymi rozwiązaniami referencyjnymi.