Các kỹ sư tại Đại học Massachusetts Amherst đã đạt được một kỳ tích đáng kể khi chỉ ra rằng hầu hết mọi vật liệu đều có thể biến thành một thiết bị thu hoạch điện sử dụng độ ẩm trong không khí.

Bằng cách kết hợp các lỗ nano có đường kính nhỏ hơn 100 nanomet, các kỹ sư đã mở khóa tiềm năng thu điện sạch từ không khí loãng.

(Ảnh: Valentine từ Pixabay)

mây nhân tạo

Jun Yao, tác giả chính của bài báo và trợ lý giáo sư kỹ thuật điện và máy tính tại UMass Amherst, đã giải thích khái niệm đằng sau bước đột phá này. Ông so sánh không khí với một đám mây được tạo thành từ những giọt nước, mỗi giọt mang một điện tích.

“Mỗi giọt chứa một điện tích và khi có điều kiện thích hợp, các đám mây có thể tạo ra sét—nhưng chúng tôi không biết cách thu điện từ sét một cách đáng tin cậy. Những gì chúng tôi làm là tạo ra các đám mây quy mô nhỏ, nhân tạo để tạo ra điện cho chúng tôi mong đợi một cách tự nhiên và liên tục để chúng tôi có thể gặt hái nó,” Yao nói trong một tuyên bố.

Mặc dù sét có thể được tạo ra từ các đám mây, nhưng việc thu điện một cách đáng tin cậy vẫn là một thách thức. Tuy nhiên, Yao và nhóm của ông đã thành công trong việc tạo ra một đám mây nhân tạo quy mô nhỏ, liên tục tạo ra điện có thể dự đoán được, cho phép thu hoạch hiệu quả.

Nguyên tắc cốt lõi của những đám mây nhân tạo này dựa trên cái mà các nhà nghiên cứu gọi là “hiệu ứng gen Không khí chung”. Dựa trên nghiên cứu trước đó của họ vào năm 2020, liên quan đến việc thu hoạch điện từ không khí bằng cách sử dụng các dây nano protein chuyên dụng được phát triển từ vi khuẩn Geobacter sulfurreducens, Yao và đồng tác giả Derek Lovley nhận ra rằng khả năng tạo ra điện từ không khí không giới hạn ở bất kỳ thứ gì cụ thể. vật liệu.

Theo Yao, yêu cầu chính là vật liệu phải có các lỗ nano có đường kính nhỏ hơn 100 nanomet. Điều này là do “quãng đường tự do trung bình”, đại diện cho khoảng cách mà một phân tử nước di chuyển trong không khí trước khi va chạm với một phân tử nước khác.

Các phân tử nước lơ lửng trong không khí có đường đi tự do trung bình khoảng 100 nm. Bằng cách thiết kế một lớp vật liệu mỏng chứa đầy các lỗ nano nhỏ hơn kích thước này, phần trên cùng của lớp được bao phủ bởi các phân tử nước mang điện tích, tạo ra sự mất cân bằng điện tích tương tự như một đám mây.

Sự mất cân bằng điện tích này tạo thành một loại pin hiệu quả, tiếp tục hoạt động miễn là có độ ẩm trong không khí.

Đọc thêm: Quan chức Đài Loan đổ lỗi cho tàu Trung Quốc cắt cáp Internet

nhiều khả năng

Yao nhấn mạnh sự đơn giản của ý tưởng và nhiều khả năng mà nó mang lại. Máy thu hoạch có thể được chế tạo từ nhiều loại vật liệu khác nhau, cung cấp tùy chọn hiệu quả về chi phí và có thể thích ứng với các môi trường khác nhau. Ví dụ, các vật liệu cụ thể có thể được chọn cho rừng nhiệt đới hoặc khu vực khô cằn.

Ngoài ra, không giống như các công nghệ năng lượng tái tạo khác phụ thuộc vào một số điều kiện nhất định, máy gặt chạy bằng hơi ẩm hoạt động liên tục, bất kể điều kiện thời tiết hay thời gian trong ngày, theo nhóm nghiên cứu.

Điều này đảm bảo cung cấp điện ổn định. Ngoài ra, do cấu trúc mỏng của thiết bị và sự khuếch tán độ ẩm không khí ba chiều, nhiều máy thu hoạch có thể được xếp chồng lên nhau, cho phép mở rộng quy mô sản xuất năng lượng hiệu quả mà không làm tăng đáng kể dấu chân của thiết bị.

Yao và nhóm của ông hình dung ra một tương lai nơi điện sạch có sẵn ở mọi nơi với tác động của gen Không khí chung.

Những phát hiện của nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Advanced Materials.

Những bài viết liên quan: Điện đốt gỗ của Úc không còn được coi là năng lượng tái tạo

gạch tên