Khám phá thiết bị đặc biệt có khả năng tạo ra điện từ không khí

Thiết bị đặc biệt nói trên có tên Air-gen với cấu trúc tương tự một máy phát điện không khí bao gồm một màng mỏng dệt bằng các sợi dây protein (thin film of protein nanowires). Protein tự nhiên được nuôi cấy nhờ loài vi sinh vật Geobacter để tạo ra điện từ độ ẩm trong không khí.

Thiết bị này có thể hoạt động trong nhiều tháng và trong nhiều môi trường, kể cả trong bóng tối, trong nhà kín và thậm chí cả những nơi khô cằn như sa mạc Sahara. Trong tương lai, một công nghệ như vậy có thể sạc tất cả các thiết bị điện gia dụng. Việc tạo ra công nghệ này cũng có ý nghĩa quan trọng đối với tương lai của năng lượng tái tạo, biến đổi khí hậu và tương lai của y học.

“Chúng tôi thực sự tạo ra điện từ không khí mỏng. Air-gen tạo ra năng lượng sạch 24/7. Đây là ứng dụng tuyệt vời”, kỹ sư điện Jun Yao từ Đại học Massachusetts nói.

Cũng theo các nhà khoa học, phương pháp tạo ra điện từ không khí là một trong các phương pháp tái tạo năng lượng sạch và rẻ tiền. Công nghệ mới cho thấy kết quả tốt hơn khi được sử dụng trong môi trường có độ ẩm tương đối 45%.

Ưu điểm của công nghệ nói trên so với việc sử dụng năng lượng Mặt trời hoặc năng lượng gió là nó độc lập với thời tiết và hoạt động ngay cả trong nhà. Air-gen chỉ cần một màng mỏng gồm các dây nano protein dày dưới 10 micron. Đế của màng bao gồm một điện cực, và một điện cực nhỏ hơn bao phủ một phần màng từ phía trên. Màng hấp thụ bụi nước từ không khí. Sự kết hợp giữa tính dẫn điện và hóa học của các dây protein, cũng như lỗ rỗng giữa các dây tạo ra điều kiện phát sinh điện áp trong thời gian ít nhất hai tháng.

Nhóm nghiên cứu cho biết, một máy phát điện như vậy có thể cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện nhỏ. Do đó, nhóm đang có kế hoạch tạo ra một miếng dán nhỏ gồm các dây nano để có thể cung cấp năng lượng cho các thiết bị y tế gọn nhẹ, máy theo dõi thể dục và đồng hồ thông minh để giảm bớt dần việc sử dụng pin.

Ảnh minh họa

Tuy nhiên, mục tiêu cuối cùng của các nhà khoa học là tạo ra một hệ thống năng lượng quy mô lớn. Ví dụ, một lớp sơn có thể được phủ lên tường của một căn hộ để sạc lại tất cả các thiết bị điện gia dụng.

“Mục tiêu cuối cùng là tạo ra các hệ thống quy mô lớn. Ví dụ, công nghệ có thể được tích hợp vào sơn tường có thể giúp cung cấp năng lượng cho ngôi nhà của bạn. Hoặc chúng tôi có thể phát triển các máy phát điện chạy bằng không khí. Một khi chúng ta đạt đến quy mô công nghiệp để sản xuất dây protein, chúng ta hoàn toàn mong đợi rằng có thể tạo ra các hệ thống lớn đóng góp cho sản xuất năng lượng bền vững”, một nhà khoa học nhấn mạnh.

Liên quan tới các nỗ lực tận dụng năng lượng từ không khí để sản xuất điện, trước đó, vào năm 2011, một doanh nhân người Úc là Roger Davey có ý tưởng tạo ra nguồn điện sạch từ khí nóng để cung cấp cho các hộ gia đình với mục đích chính là tạo ra nguồn năng lượng sạch, an toàn và không phát thải cacbon vào môi trường.

Roger Davey đã xây dựng một ngọn tháp năng lượng mặt trời khổng lồ cao 2.600 feet ở sa mạc Arizona. Tháp có chức năng thu nhận các luồng không khí nóng làm quay 32 tuabin, từ đó tạo nguồn năng lượng cơ khí. Nguồn năng lượng cơ khí này sau đó sẽ được chuyển đổi thành điện năng.

Mỗi ngọn tháp như vậy có thể tạo ra trung bình 200 MW điện/ngày, đủ cung cấp cho 100.000 hộ gia đình. Được biết, tháp khí nóng sẽ được xây bằng xi măng và chỉ thấp hơn so với tòa nhà chọc trời Khalifa Burj ở Dubai, có thể hoạt động được đến 80 năm, lâu hơn rất nhiều so với tuổi thọ của một tấm pin mặt trời. Tổng chi phí cho toàn bộ dự án vào khoảng 750 triệu USD. Tới năm 2012, các nhà khoa học Nga cũng đã phát minh ra một phương pháp mới để sản xuất nguồn điện liên tục từ không khí nhiễm tĩnh điện.

Trưởng phòng thí nghiệm của Viện Nông nghiệp Leonid Yuferev khẳng định rằng các thành viên của Viện đã thành công trong việc chuyển đổi tĩnh điện thành dòng điện một cách hiệu quả.

“Thực tế khí quyển nhiễm điện thì người ta đã biết cách đây hơn 200 năm. Tất cả các nghiên cứu được thực hiện từ lâu, hơn 100 năm trước. Bây giờ chúng tôi đề xuất không triệt tĩnh điện từ khí quyển, bởi vì điều đó đã được rất nhiều người làm. Chúng tôi nghiên cứu chế tạo các thiết bị sẽ chuyển đổi tĩnh điện thành dòng điện. Trong đề án của chúng tôi tĩnh điện từ bầu không khí được chuyển đổi thành điện bằng cách sử dụng công nghệ Tesla để nhận được dòng thông thường điện áp thấp tiêu chuẩn, nhằm sử dụng trong các hộ gia đình và một số ứng dụng công nghiệp”, ông Yuferev giải thích.

Ông Leonid Yuferev cho biết thiết bị thí nghiệm rất nhỏ gọn: “Thiết bị công suất 50 watt có kích thước khoảng 20x20x10 cm, có nghĩa là nó khá nhỏ. Trọng lượng của nó khoảng 1kg. Các kích thước của thiết bị tương ứng với công suất của nó. Nếu làm cho công suất mạnh hơn, tất nhiên, nó sẽ có kích thước lớn hơn”.

Theo Leonid Yuferev, triển vọng áp dụng thiết bị mới sẽ hữu ích tại các vùng sâu vùng xa, nơi kéo đường dây điện thông thường là không khả thi vì không kinh tế, mà ở đó không khí lại mang rất nhiều tĩnh điện. Ví dụ, ở vùng núi hoặc tại Nam Cực. Các chuyên gia khẳng định rằng đây sẽ là cách rẻ nhất để tạo ra năng lượng ở những nơi như vậy. Bằng cách này có thể áp dụng để cấp điện cho các hải đăng xa xôi.

Bảo Lâm (Theo Phys.org)