thumbnail - Pin sử dụng nước tiểu sẽ là tương lai của năng lượng bền vững
Hoàng Giáp
Hà Nội

Pin sử dụng nước tiểu sẽ là tương lai của năng lượng bền vững

Cả thế giới đều đang dõi theo sự phát triển của các nhà sản xuất ôtô điện, không thể phủ nhận nó chính là tương lai của chúng ta trong vài năm tới, nhưng còn xe tải, tàu thủy và máy bay thì sao, chẳng lẽ vẫn dùng xăng? Không, các nhà khoa học đã tìm ra giải pháp cho vấn đề năng lượng này, để đưa chúng ta đến gần hơn với mục tiêu phi carbon hóa toàn bộ phương tiện vận tải. Đó là sử dụng nước tiểu để thay thế xăng.

Pin sử dụng nước tiểu sẽ là tương lai của năng lượng bền vững 

Bạn không nhầm đâu, chất thải của con người đã có một vòng đời mới có ích sau khi thoát khỏi cơ thể chúng ta. Tất cả là nhờ hợp chất amoniac trong nước tiểu. Công thức hóa học của amoniac là NH3, kết hợp giữa Hydro và Nitơ, và là một trong số ít các hợp chất hóa học lỏng. Nó nhanh chóng giải phóng năng lượng trong quá trình đốt cháy và có mật độ năng lượng cao theo thể tích.

NH3 cũng đi kèm với những lợi thế đáng kể về môi trường. Không có gốc carbon trong NH3 đồng nghĩa khi cháy, amoniac không thể giải phóng CO2, carbon monoxide, hoặc các nhóm chất gây ô nhiễm nhà kính khác.

Ưu thế của amoniac so với những dòng pin khác

Mặc dù pin điện và pin nhiên liệu hydro đã rất tuyệt, amoniac cung cấp mật độ năng lượng còn cao hơn. Ưu thế trên đặc biệt quan trọng đối với vận tải bị giới hạn nhiều bởi trọng lượng và khối lượng như vận tải đường bộ và đường hàng không hạng nặng.

Hơn nữa, so với xe chạy bằng pin nhiên liệu hydro, xe chạy bằng pin amoniac nhẹ hơn và tránh được vấn đề thải bỏ của pin lithium-ion. Ưu điểm khác của amoniac là nó đã được sử dụng trong ngành công nghiệp hơn một thế kỷ qua. Do đó, cơ sở hạ tầng lưu trữ, xếp dỡ và giao hàng đã có sẵn trên toàn cầu, điều này khiến amoniac trở thành nhiên liệu tối ưu cho vận tải đường dài, đầu máy xe lửa, hàng không và vận tải biển.

Trước đây, việc xử lý nước tiểu thành amoniac vẫn chỉ tồn tại trên sách vở, nhưng công nghệ này đang dần hoàn thiện theo từng năm.

Pin sử dụng nước tiểu sẽ là tương lai của năng lượng bền vững 

 Chiếc xe chơi gôn đầu tiên trên thế giới sử dụng pin từ amoniac

Năm 2009, nghiên cứu của Tiến sĩ Gerardine Botte đã chỉ ra cách sử dụng phương pháp điện phân để sản xuất hydro từ nước tiểu người với chi phí rẻ hơn nhiều so với sản xuất hydro từ nước.

Năm 2017, các nhà nghiên cứu từ Đại học Tây Anh đã phát triển pin nhiên liệu vi sinh (MFC), thực chất là mạch điện tử được vận hành bởi các vi sinh vật như vi khuẩn ăn nước tiểu. Phát hiện này mở ra tiềm năng cho công nghệ robot tự sạc lại. Sau đó, họ bắt đầu mở rộng phát triển pin MFC dành cho lĩnh vực thiết bị gia dụng.

Các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Quân đội Mỹ cũng đang phát triển phương pháp sử dụng nước tiểu để cung cấp năng lượng cho các thiết bị ở những vị trí xa xôi. Tương lai hướng đến phát minh ra pin tạo năng lượng cho phương tiện di chuyển, thậm chí là toàn bộ hệ thống.

Chúng ta có thể dễ dàng biết cách để biến nước tiểu thành phân bón cho cây, nhưng để làm điều tương tự với năng lượng lại là một thử thách lớn và đòi hỏi quá trình nghiên cứu lâu dài

Tại sao pin amoniac chưa được áp dụng rộng rãi?

Việc thiếu công nghệ có khả năng chiết xuất amoniac hiệu quả là một phần lý do tại sao nó chưa phổ biến. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, công nghệ không ngừng phát triển kết hợp với số lượng nghiên cứu tăng lên đã mang đến những thành tựu nổi bật cho ngành này. 

Năm ngoái, Đại học Công nghệ Hong Kong đã giới thiệu chiếc xe điện chạy bằng pin nhiên liệu amoniac đầu tiên trên thế giới, một chiếc xe chơi gôn được hợp tác phát triển với Đại học Oxford.

Pin sử dụng nước tiểu sẽ là tương lai của năng lượng bền vững 

Quá trình biến đổi amoniac thành năng lượng điện

Amoniac được lưu trữ bên trong một xi lanh ở dạng lỏng. Sau đó, nó đi qua một 'máy tách' để biến đổi thành nitơ và hydro nhờ các chất xúc tác do Đại học Oxford phát triển. Cuối cùng, hydro được chuyển đổi thành dòng điện để cung cấp năng lượng cho xe.

Tương lai rộng mở

Tại Đan Mạch, công ty giải pháp năng lượng MAN đang phát triển động cơ amoniac hai kỳ, linh hoạt về nhiên liệu, dự kiến ra mắt lô đầu tiên vào năm 2024. Công ty Amogy, được thành lập tại Mỹ vào năm 2020, là nhà tiên phong về các giải pháp năng lượng bằng amoniac, không phát thải. Hãng đã phát triển một lò phản ứng nhỏ gọn, hiệu suất cao, có nhiệm vụ phá vỡ amoniac và sử dụng hydro để tạo ra năng lượng cho pin nhiên liệu.

Đầu tháng này, một lò phản ứng Amogy đã thành công tạo ra năng lượng bằng amoniac cho một máy kéo cỡ trung. Để đạt được kết quả như vậy, công ty tích hợp một bể chứa chất lỏng tiêu chuẩn cùng các mô-đun bẻ khóa amoniac vào hệ thống pin nhiên liệu hybrid trên chiếc xe, giúp cung cấp năng lượng trong vài giờ.

Tuần này, Amogy đã nhận thêm 46 triệu USD để nâng số vốn của mình lên 68 triệu USD. Hãng có kế hoạch áp dụng công nghệ của mình lên một máy kéo rơ-moóc 18 bánh và một tàu chở hàng viễn dương. Nếu thành công, đây sẽ là một bước ngoặt đánh dấu sự trưởng thành của công nghệ khi đi từ phòng thí nghiệm ra ứng dụng thực tế.

Chúng ta đã mất quá nhiều thời gian để nghiên cứu và thử nghiệm, và đây có lẽ là lúc thích hợp để thu hoạch thành quả. Và việc nước tiểu là chất thải lớn nhất trên trái đất, nó sẽ không dễ cạn kiệt.


>>> Mẫu xe có tiền cũng chưa chắc đã mua được.

Nguồn: The Next Web

Chủ đề liên quan

Chủ đề khác