Khám phá sự độc đáo của thiết bị sản xuất điện

Mới đây, các nhà khoa học Mỹ đã phát triển một thiết bị độc đáo tạo ra năng lượng từ chính hiện tượng tuyết rơi tự nhiên.

Dựa trên các nguyên tắc của hiệu ứng tĩnh điện ma sát (hiệu ứng mà trong đó điện tích được tạo ra sau khi hai vật chất tiếp xúc với nhau), sản phẩm công nghệ mới của các nhà nghiên cứu đã tận dụng các hạt tuyết mang điện tích dương để sản xuất điện…

Tuyết cũng có thể mang lại nguồn năng lượng mới

Hiệu ứng tĩnh điện ma sát

Mỗi khi mùa đông đến, ở nhiều nước trên thế giới có khí hậu rất lạnh, xuất hiện băng, tuyết. Đối với nhiều người, mỗi khi tuyết rơi đem lại cho người ta nhiều cảm xúc khác nhau, họ có thể tham gia các môn thể thao với tuyết, nô đùa trên tuyết, làm người tuyết… Thế những, đối với các nhà khoa học tại trường Đại học California, Los Angeles (UCLA), tuyết rơi lại là đề tài khoa học mà họ đang tiến hành nghiên cứu, phát triển thiết bị để có thể tạo ra nguồn điện. 

Trong những năm gần đây, các nhà khoa học đã chế tạo nhiều loại máy phát điện nano điện ma sát hay còn gọi là TENG (triboelectric nanogenerator) sản xuất ra điện từ hạt mưa, chuyển động vật lý, ma sát lốp xe và thậm chí là cả di chuyển trên ván sàn. Tất cả các phương pháp trên - bao gồm cả thiết bị TENG chạy bằng tuyết - có nguyên tắc hoạt động như nhau cho dù các phương pháp tiến hành có đôi chút khác biệt do phụ thuộc vào loại chuyển động và vật chất đang được khai thác.

Theo đó, thiết bị của các nhà khoa học UCLA là một máy phát điện nano điện chạy bằng… tuyết - một loại vật chất dựa trên hiệu ứng điện ma sát và cảm ứng tĩnh điện để thu được nguồn năng lượng. Dựa trên các nguyên tắc của hiệu ứng tĩnh điện ma sát (hiệu ứng khi điện tích được tạo ra sau khi 2 vật chất tiếp xúc với nhau), sản phẩm công nghệ mới của các nhà nghiên cứu Mỹ đã tận dụng các hạt tuyết mang điện tích dương để sản xuất ra nguồn điện. 

“Do tuyết luôn tích điện dương, nên chúng tôi nghĩ rằng tại sao lại không tôi thử tìm kiếm một vật chất khác có mang điện tích trái dấu, rồi tách dòng điện ra để thu lại được nguồn năng lượng”, nhà hóa học Maher El-Kady từ Đại học California, Los Angeles cho biết. 

Trong khi đó, “điện tĩnh xảy ra do sự tiếp xúc giữa vật chất thu hạt electron và vật chất từ bỏ electron. Sau đó, chỉ cần tách điện tích và đương nhiên chúng ta sẽ thu được nguồn điện”, Richard Kaner, nhà hóa học và khoa học vật chất tại UCLA cho biết. 

Mùa đông “không tắt nắng”

Đối với TENG chạy bằng tuyết, sau khi thiết kế và áp dụng in 3D để chế điện cực, các nhà khoa học đã đo sản lượng điện với một vài vật chất mang điện ma sát khác nhau, đóng vai trò như một lớp chức năng và không phải vật chất nào cũng giúp chúng ta khai thác được nguồn điện giống nhau.

El-Kady tiết lộ: “Trong khi tuyết có xu hướng từ bỏ các hạt electron, hiệu suất của thiết bị phụ thuộc vào tính hiệu quả của các vật chất khác khi tiến hành tách các điện tích này. Sau khi thử nghiệm một số lượng lớn vật chất bao gồm lá nhôm và nhựa Teflon, chúng tôi phát hiện ra rằng silicone tạo ra nhiều điện tích hơn bất kỳ loại vật chất nào khác”.

Khi silicon được dùng làm lớp điện ma sát của thiết bị, điện tích có thể được tạo ra bởi một số cơ chế tiếp xúc khác nhau với tuyết, bao gồm cả tuyết rơi trực tiếp hoặc tuyết rơi trên lớp silicon. Bên cạnh đó, các nhà khoa học còn kiểm tra lớp silicon tiếp xúc với tuyết trong khi gắn lớp silicon vào bánh xe đạp hoặc giày chạy bộ. 

Hiện tại, mặc dù điện năng được tạo ra từ thiết bị TENG là không nhiều, tuy nhiên các nhà nghiên cứu sẽ không chỉ dừng lại ở đó mà họ sẽ tiếp tục phát triển nó khi tích hợp vào pin năng lượng Mặt trời trong tương lai. Từ đó, có thể giúp pin tạo ra điện trong lúc trời có tuyết rơi, khi mà ánh nắng Mặt trời không có hoặc ít có vào mùa đông. Với thiết bị này, chúng ta hy vọng các nhà khoa học Mỹ trong tương lai sẽ tạo thêm được nguồn năng lượng mới từ tuyết rơi.