Phát minh mới về môi trường, năng lượng

Vải tự sạc tạo ra điện từ độ ẩm không khí

Nhóm nghiên cứu Trường Cao đẳng Thiết kế & Kỹ thuật (CDE) thuộc Đại học Quốc gia Singapore (NUS) vừa cho ra đời loại vải tự sạc, tạo ra điện từ độ ẩm không khí. Thực chất  đây là thiết bị phát điện chạy bằng hơi ẩm (MEG) được làm từ một lớp vải dày khoảng 0,3 mm, có chứa muối biển, mực carbon và một loại gel hút nước đặc biệt.

Vùng ẩm ướt được phủ chất đặc biệt được làm từ muối biển, còn lớp gel hút nước đặc biệt có thể hấp thụ gấp sáu lần trọng lượng ban đầu và được sử dụng để hút ẩm từ không khí. Sở dĩ muối biển được chọn làm hợp chất hấp thụ là nước do đặc tính không độc, dồi dào và có chi phí sản xuất thấp.

Nguyên lý tạo điện của MEG là các ion của muối biển bị tách ra khi nước bị hấp thụ trong vùng ẩm ướt, tạo ra thay đổi trên bề mặt vải và sinh ra điện trường. Những thay đổi trên bề mặt còn giúp vải có khả năng lưu trữ điện để sử dụng sau này. Bằng cách kết hợp vùng ướt và vùng khô, các nhà nghiên cứu đã có thể cân bằng hàm lượng nước cao ở vùng ướt và hàm lượng nước thấp ở vùng khô để duy trì sản lượng điện ngay cả khi vùng ướt đã bão hòa nước, nên thiết bị vẫn hoạt động ngay cả trong môi trường ẩm ướt dài tới 30 ngày. MEG có thể cung cấp năng lượng cho nhiều thiết bị điện tử y tế, hay thiết bị điện tử mang trên người.

Pin mặt trời dạng lá nổi trên mặt nước

Đại học Cambridge (UoC), Anh vừa phát triển thiết bị sử dụng công nghệ năng lượng mặt trời để chuyển đổi ánh sáng thành nhiên liệu, đó là pin mặt trời dạng lá nhân tạo trôi nổi trên mặt nước. Pin lá này chỉ dày 1 mm, có thể nổi trên mặt nước và “dạt” tới mọi nơi. “Về lý thuyết, bạn có thể cuộn các thiết bị này lại và đặt chúng ở bất cứ đâu…

Các tấm pin mặt trời kiểu này có màu sắc y như màu xanh lá cây, vừa kinh tế, vừa bảo vệ môi trường lại mang tính nghệ thuật”, Giáo sư Erwin Reisner, trưởng nhóm nghiên cứu ở UoC cho hay.

Những chiếc lá nhân tạo của UoC khác với những tấm pin mặt trời áp mái. Pin mặt trời mái nhà sử dụng các tế bào “quang điện” (photovoltaic cells) để tạo ra điện từ ánh sáng mặt trời. Ngược lại, các mảng lá cây này lại chứa các tế bào nhiên liệu mặt trời (solar fuel cells). Pin lá sử dụng năng lượng từ ánh sáng mặt trời để kích thích các phản ứng hóa học tạo ra nhiên liệu. Nói cách khác, nó mô phỏng quá trình quang hợp, quá trình tự nhiên mà thực vật chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành thức ăn. Phát minh này có thể cung cấp điện bền vững cho các khu định cư ven biển, các hòn đảo xa xôi, giúp che phủ các ao nuôi công nghiệp hoặc tránh bốc hơi nước từ các kênh tưới tiêu và nhiều ứng dụng hữu ích khác.

Bê tông 100% cốt liệu lốp cao su

Bê tông bao gồm ba thành phần chính là nước, xi măng, cát hoặc sỏi. Vật liệu này thường được khai thác từ tự nhiên, khiến nguồn tài nguyên đang bị thiếu và cạn kiệt. Để khắc phục tình trạng này, nhiều nghiên cứu khoa học dùng lốp xe thải bỏ thay cho một phần cát hoặc sỏi. Bê tông thành phẩm này có xu hướng cứng hơn bê tông thường, nhưng độ liên kết giữa xi măng và “sỏi cao su” không chắc.

Nghiên cứu nhược điểm trên, nhóm chuyên gia ở Đại học RMIT của Úc đã tìm ra nguyên nhân đó là vấn đề liên kết kém do độ xốp của cao su lốp xe gây ra. Chính xác hơn, các lỗ rỗng trong cao su chứa đầy nước khi bê tông được trộn ban đầu, tạo thành khoảng trống ngăn cách bê tông đông kết. Để giải quyết vấn đề này, nhóm đề tài đã dùng bê tông ướt, tất cả cốt liệu bao gồm các hạt lốp xe được đưa vào khuôn thép ép đặc biệt ngay trong khi bê tông đông kết đang diễn ra, ép bằng áp lực khiến các hạt và các lỗ rỗng bên trong biến mất, nước và không khí thoát hết, kết quả bê tông đông và có độ bền cao hơn so với bê tông thông thường.

Vật liệu màng film giúp tăng hiệu quả pin mặt trời

Các chuyên gia ở Trường Kỹ thuật Tandon thuộc Đại học New York (NYU), Mỹ vừa phát triển một loại màng giúp tăng hiệu quả pin năng lượng mặt trời (NLMT) bằng cách chuyển đổi các bước sóng ánh sáng lãng phí thành sóng hữu ích có thể sinh điện. Thông thường, silicon được coi là vật liệu đầu bảng cho hầu hết các tế bào pin NLMT, nhờ khả năng hấp thụ tốt, nhưng vẫn để lọt các bước sóng ngắn như tia cực tím và ánh sáng xanh. Đến nay đã có nhiều nghiên cứu ra đời để tận dụng tối đa dải quang phổ nhưng kết quả chưa đạt như mong muốn.

Màng film giúp tăng hiệu quả của pin mặt trời.

Khắc phục nhược điểm này, nhóm đề tài ở NYU phát triển một loại màng mỏng giúp tăng hiệu quả pin. Loại màng này có thể chuyển đổi các photon UV và xanh lam từ ánh sáng mặt trời thành các photon cận hồng ngoại; giúp tăng hiệu suất của pin mặt trời silicon hiện có, khiến năng lượng không bị lãng phí, đồng thời giảm lượng bức xạ UV chiếu vào pin mặt trời, nên có thể kéo dài tuổi thọ cho pin. Trong các thử nghiệm, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng các tấm màng mỏng có thể chuyển đổi các photon màu xanh lam sang màu đỏ với hiệu suất 82,5%, giúp tăng hiệu quả hấp thụ ánh sáng mặt trời.

Nguyễn Duy

(Theo IMC/ ENC/NAC/NAC- 8/2022)