NGHIÊN CỨU - ỨNG DỤNG

Vật liệu xây dựng có thể tạo năng lượng sạch bằng phương pháp thu điện từ không khí

14/10/2023 - 10:53 SA

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Massachusetts Amherst đã khám phá ra rằng hầu như vật liệu nào cũng có thể được biến đổi thành một thiết bị thu điện từ hơi nước có trong không khí. Bằng cách nghiên cứu các vật liệu nano có đường kính nhỏ hơn 100Nm (Nanomet), các kỹ sư đã tìm ra phương pháp tạo ra điện sạch từ không khí. Nghiên cứu này được công bố trên Tạp chí Advanced Materials, mở đường cho một tương lai mà năng lượng sạch phổ biến và luôn có sẵn ở mọi nơi.

Nhóm nghiên cứu của Đại học Massachusetts Amherst đã phát hiện ra việc thu điện từ hơi nước trong không khí thông qua các lỗ nano thể hiện một bước đột phá quan trọng trong việc tạo ra năng lượng sạch. Một trong số các tác giả của nghiên cứu này là Jun Yao, ông cho biết bầu khí quyển chứa một lượng điện khổng lồ. Bằng cách xem xét các đám mây, bao gồm cả các giọt nước tích điện, ông và các cộng sự của mình đã phát triển một đám mây nhân tạo quy mô nhỏ có khả năng sản xuất điện một cách nhất quán và có thể dự đoán được.

Chìa khóa cho phương pháp này nằm ở cái mà Jun Yao và các đồng nghiệp của ông gọi là “hiệu ứng tạo khí”. Hiệu ứng này được xây dựng dựa trên công trình nghiên cứu thực nghiệm trước đó của họ vào năm 2020. Trong nghiên cứu đó, các nhà khoa học chứng minh việc thu điện liên tục từ không khí bằng cách sử dụng vật liệu chuyên dụng bao gồm các dây nano protein do vi khuẩn Geobacter Sulfurreducens tạo ra. Sau đó, họ nhận ra rằng khả năng tạo ra điện từ không khí không chỉ giới hạn ở một vật liệu cụ thể mà là giới hạn ở một đặc tính cụ thể là có các lỗ nano nhỏ hơn 100Nm.

Quãng đường tự do trung bình của một phân tử nước là khoảng 100Nm (khoảng cách mà một phân tử nước trong không khí có thể di chuyển trước khi va chạm với một phân tử nước khác). Nhận thấy thông số này, Jun Yao và nhóm của ông đã thiết kế một máy thu hoạch điện dựa trên nguyên tắc này. Họ đã tạo ra một lớp vật liệu mỏng chứa đầy các lỗ nano nhỏ hơn 100Nm, cho phép các phân tử nước đi từ phần trên xuống phần dưới của vật liệu. Do kích thước nhỏ của các lỗ nano, các phân tử nước va chạm với mép lỗ khi chúng đi qua lớp mỏng. Do đó, phần trên của vật liệu tích tụ nhiều phân tử nước mang điện tích hơn phần dưới, tạo ra sự mất cân bằng điện tích giống như sự mất cân bằng được quan sát thấy trong một đám mây. Khái niệm khéo léo này tạo ra một cách hiệu quả một loại pin hoạt động miễn là độ ẩm tồn tại trong không khí.

VLXD.org (TH/ Architectmagazine & Trendintech)