Tạo ra điện từ không khí

• Lương Thái Sỹ
  27 tháng 5, 2023

Saigon Nhỏ

Minh họa: johannes-plenio-unsplash

Các nhà khoa học đã tạo ra được điện, từ không khí, bằng cách sử dụng gần như mọi vật liệu, như gỗ hoặc silicon. Khám phá này có thể dẫn đến việc sản xuất liên tục năng lượng sạch với ít ô nhiễm.

Triển vọng vô tận

Gần như bất kỳ vật liệu nào cũng có thể sử dụng để biến năng lượng có sẵn trong độ ẩm không khí thành điện năng. Các nhà khoa học vừa công bố khám phá mới trong một nghiên cứu đăng trên tạp chí Advanced Materials. Nghiên cứu được tiến hành từ năm 2020 cho thấy điện có thể được lấy từ độ ẩm trong không khí bằng cách sử dụng các vật liệu làm trung gian. Nghiên cứu mới cho thấy gần như bất kỳ vật liệu nào cũng dùng được, miễn là chúng có thể đập thành các hạt nhỏ rồi tái tạo lại với các lỗ siêu nhỏ bên trong để tạo ra “máy phát điện chạy bằng không khí” (Air-gen) – The Washington Post cho biết.

Tuy nhiên có rất nhiều câu hỏi về cách mở rộng quy mô sản xuất. Jun Yao, giáo sư kỹ thuật tại Đại học Massachusetts (Umass) ở Amherst và là tác giả chính của nghiên cứu giải thích:

“Những gì chúng tôi phát hiện giống như một đám mây nhân tạo nhỏ. Đây thực sự là một nguồn điện sạch liên tục và rất dễ tiếp cận. Hãy tưởng tượng có sẵn điện sạch ở mọi nơi bạn đến, trong một khu rừng, trong khi đi bộ trên núi, trong sa mạc, trong một ngôi làng nông thôn hoặc trên đường. Các Air-gen sẽ cung cấp điện sạch liên tục vì nó lấy năng lượng từ độ ẩm luôn có sẵn để biến thành điện, thay vì phụ thuộc vào mặt trời hoặc gió.

Không giống như tấm pin mặt trời hoặc turbin gió, phải cần những môi trường cụ thể có gió hay ánh nắng Mặt trời để tạo ra điện, các Air-gen có thể đặt ở bất cứ đâu. Dĩ nhiên, độ ẩm thấp hơn có nghĩa là nó sẽ thu được ít năng lượng hơn; mùa Đông, không khí khô hơn, sẽ tạo ít điện hơn mùa Hè. Dù một Air-gen chỉ tạo ra lượng điện nhỏ, đủ để làm sáng một chấm trên màn hình, nhưng chúng có thể xếp chồng lên nhau với khoảng đệm không khí ở giữa để tạo ra nhiều điện hơn. Lưu trữ điện là một vấn đề khác”.

Air-gen hiện mới có kích thước bằng móng tay và mỏng hơn sợi tóc, được điểm xuyết bằng các lỗ siêu nhỏ gọi là lỗ nano. Các lỗ có đường kính nhỏ hơn 100 nanomet (nhỏ hơn một phần ngàn chiều rộng của một sợi tóc người). Các lỗ nhỏ cho phép nước trong không khí đi qua để làm mất cân bằng điện tích ở phần trên và dưới của Air-gen và biến nó thành một cục pin chạy liên tục rất hiệu quả. Xiaomeng Liu, một đồng tác giả khác tốt nghiệp ngành kỹ thuật của UMass, bổ sung: “Chúng tôi đang mở ra một cánh cửa rộng lớn để khai thác điện sạch từ không khí mỏng”.

Và thách thức

Yao ước tính khoảng 1 tỷ Air-gen xếp chồng lên nhau với kích thước gần bằng chiếc tủ lạnh mới tạo ra một kilowatt điện và cung cấp một phần điện năng cho một ngôi nhà trong điều kiện lý tưởng. Nhưng nhóm nghiên cứu hy vọng sẽ giảm cả số lượng Air-gen cần thiết và không gian choán chỗ bằng cách cải tiến nó. Nhưng đây là một thách thức không nhỏ.

Trước tiên, các nhà khoa học phải tìm ra vật liệu nào hiệu quả nhất để sử dụng ở các vùng khí hậu khác nhau. Cuối cùng, Yao hy vọng sẽ phát triển một phương pháp làm cho Air-gen lớn hơn mà không ảnh hưởng đến việc thu thập độ ẩm. Ông cũng muốn tìm ra cách xếp chồng các Air-gen lên nhau hiệu quả nhất và cách thiết kế Air-gen sao cho chúng có cùng kích thước để thu được nhiều năng lượng hơn. Nhưng ông không rõ cần bao lâu mới hoàn thành được mục tiêu.

“Một khi chúng tôi tối ưu hóa được Air-gen, bạn có thể đặt nó ở bất cứ đâu – Yao nói – Nó có thể được nhúng vào sơn tường trong nhà, đặt ở những không gian không sử dụng trong thành phố hoặc đặt rải rác trong các không gian trống của văn phòng. Và bởi vì có thể sử dụng gần như bất kỳ vật liệu nào, nên Air-gen tác động ít đến môi trường hơn các dạng năng lượng tái tạo khác. Toàn bộ Trái đất được bao phủ bởi một lớp ẩm dày. Đó là một nguồn năng lượng sạch khổng lồ mà chúng ta mới chỉ khởi đầu tìm cách tận dụng để biến thành điện”.