Những phát minh hữu dụng

Thứ năm, 10/09/2020

Thiết bị mới này tạo ra nhiên liệu sạch bằng cách bắt chước khả năng chuyển đổi ánh sáng mặt trời, carbon dioxide và nước của thực vật thành năng lượng mà không cần bất cứ nguồn điện nào.

Phát minh ra thiết bị "quang hợp nhân tạo" không cần dùng điện

Thiết bị mới này tạo ra nhiên liệu sạch bằng cách bắt chước khả năng chuyển đổi ánh sáng mặt trời, carbon dioxide và nước của thực vật thành năng lượng mà không cần bất cứ nguồn điện nào.

Các chuyên gia của Đại học Cambridge (Anh) cho biết thiết bị sử dụng một hình thức quang hợp giống như khi thực vật chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng.

Tấm xúc tác quang không dây được tạo thành từ bột bán dẫn tạo ra nhiên liệu sạch bằng cách bắt chước khả năng quang hợp của thực vật - Ảnh: Đại học Cambridge (Anh).

Việc thu hoạch năng lượng mặt trời để chuyển đổi thành nhiên liệu là một phương án đầy hứa hẹn nhằm giảm lượng khí thải carbon và giảm nhiên liệu hóa thạch.

Tuy nhiên, phương án này vấp phải nhiều khó khăn cả về kinh phí, thiết bị kỹ thuật và các quy trình phức tạp.

Các dự án khoa học trước nay đều không dễ dàng gì đạt được quá trình quang hợp nhân tạo với mức độ chọn lọc cao, để chuyển đổi càng nhiều ánh sáng mặt trời càng tốt thành nhiên liệu mong muốn mà không để lại nhiều chất thải.

Bên cạnh đó, việc lưu trữ nhiên liệu khí và tách các sản phẩm phụ là một quá trình phức tạp.

Vào năm 2019, các chuyên gia của Đại học Cambridge đã phát triển một lò phản ứng năng lượng mặt trời dựa trên thiết kế "lá nhân tạo", sử dụng ánh sáng mặt trời, carbon dioxide và nước để tạo ra axit formic. Tuy nhiên, chiếc lá nhân tạo này vẫn phải sử dụng các thành phần từ pin mặt trời.

Sau đó, nhóm chuyên gia đã sử dụng chất bán dẫn để tạo nên một "tấm xúc tác quang" và áp dụng công nghệ hiện đại "photoheet". Tấm này có thể tiếp nhận ánh sáng mặt trời, carbon dioxide và nước để tạo thành oxy và axit formic - một loại nhiên liệu lưu trữ mà không cần nguồn điện nào.

Trong công bố trên tạp chí khoa học Nature Energy ngày 24-8, các chuyên gia khẳng định thiết bị mới trong tương lai có thể được phát triển thêm và sử dụng trong các trang trại năng lượng mặt trời (Solar farm) sản xuất nhiên liệu sạch. Tức là không sử dụng gì ngoài ánh sáng mặt trời và nước làm đầu vào.

Các tấm lá nhân tạo này được tạo thành từ bột bán dẫn nên có thể được chế tạo với số lượng lớn một cách dễ dàng và tiết kiệm chi phí, cho thấy tiềm năng sản xuất ở quy mô lớn.

Ngoài ra, theo các chuyên gia, axit formic có thể được sử dụng trực tiếp trong các máy phát điện hoặc tích tụ trong dung dịch và được chuyển đổi về mặt hóa học thành các dạng nhiên liệu khác nhau, ví dụ như hydro.
Phát minh loại gạch thông minh có thể lưu trữ điện

Nhóm nhà khoa học đến từ Đại học Washington ở St. Louis (WUSL) biến gạch thành siêu tụ điện, có thể sạc điện để cung cấp cho các thiết bị.

Các nhà nghiên cứu sử dụng gạch thông minh để thắp sáng bóng đèn LED. (Ảnh: Phys.org).

Dựa trên nghiên cứu trước đây, Julio D'Arcy, chuyên gia ở Khoa hóa học của WUSL và cộng sự sử dụng một lớp phủ nhựa đặc biệt gọi là PEDOT để chuyển gạch nung thành vật lưu trữ năng lượng. Sau khi phủ PEDOT, viên gạch hoạt động như chất bán dẫn. "Về cơ bản, chúng tôi biến đổi một vật liệu xây dựng cứng và trở thành chất bán dẫn", D'Arcy nói.

Bằng cách nối hai viên gạch đã biến đổi với nhau, nhóm nghiên cứu có thể tạo ra thiết bị trữ điện, theo kết quả công bố hôm 11/8 trên tạp chí Nature Communications. Trong bài báo, nhóm nghiên cứu mô tả cách sử dụng công nghệ này để thắp sáng trực tiếp bóng đèn LED. Họ nhận định cả bức tường xây bằng loại gạch thông minh mới có thể chứa lượng điện lớn, đủ để cung cấp cho nhiều thiết bị điện tử.

"Công nghệ có tiềm năng biến đổi những bức tường trong nhà thành thiết bị trữ điện hữu dụng", D'Arcy nói. "Đây cũng là chức năng mới của một trong những vật liệu xây dựng lâu đời nhất".

Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu cho biết công nghệ vẫn đang ở giai đoạn đầu của quá trình phát triển. Họ cần tạo ra những viên gạch đủ khả năng lưu trữ nhiều năng lượng hơn để công nghệ trở nên khả thi về mặt thương mại. Hiện nay, gạch PEDOT có mật độ năng lượng thấp hơn hai lần so với pin lithium-ion, loại pin sạc nhiều lần phổ biến ở các thiết bị điện tử di động.

Hoài Phương tổng hợp (Theo VnExpress, Theo Tuổi Trẻ)

Tags