VnReview
Hà Nội

Không phải phim viễn tưởng: Tương phản sáng tối cũng có thể sản xuất ra điện

Với nền tảng khoa học hiện đại, bóng tối đang trở thành một phương án cung cấp năng lượng lý tưởng cho con người.

Nghe có vẻ giống như câu chuyện trong một bộ phim khoa học viễn tưởng, nhưng mô hình Phát năng lượng hiệu ứng bóng (Shadow-Effect Energy Generator - SEG) mới được giới thiệu gần đây thực sự mang đến những đổi mới trong cách thức con người tạo ra điện. Một "khái niệm" mới đầy hấp dẫn có thể giúp chúng ta tạo ra năng lượng tái tạo ngay trong căn nhà của mình.

SEG tận dụng sự tương phản giữa bóng tối và ánh sáng để tạo ra điện. Mô hình này được xây dựng từ một loạt các dải phim mỏng bằng vàng đính trên một tấm wafer silicon, tất cả được đặt trên một đế nhựa dẻo.

Nếu như thường lệ, bóng tối luôn là vấn đề đối với việc sản xuất năng lượng tái tạo từ Mặt trời, thì ở đây, SEG lại khai thác chúng để tạo ra năng lượng. Theo như những nhà phát triển thiết bị, giá thành sản xuất của công nghệ này rẻ hơn so với một viên pin Mặt trời thông thường, nó có thể sản sinh ra một lượng điện nhỏ đủ để vận hành các thiết bị di động.

"Bóng tối có mặt ở khắp mọi nơi và chúng ta thường xem đó là điều hiển nhiên để rồi phớt lờ nó đi", theo nhà khoa học vật liệu Tan Swee Ching, từ Đại học Quốc gia Singapore (NUS). "Trong các ứng dụng quang voltaic hay quang điện tử học thông thường nơi mà nguồn ánh sáng ổn định được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các thiết bị, chúng ta không hề mong muốn sự hiện diện của bóng tối vì nó làm giảm hiệu suất của thiết bị".

"Trong nghiên cứu này, chúng tôi tận dụng độ tương phản ánh sáng gây ra bởi bóng tối như một nguồn năng lượng gián tiếp. Sự tương phản này gây ra sự chênh lệch điện áp giữa phần được chiếu sáng và phần nằm trong tối, từ đó tạo ra dòng điện. Trước đây, chưa có ai thật sự quan tâm đầu tư vào ý tưởng này, đó là tận dụng năng lượng từ bóng tối".

Chính sự tương phản giữa tối và sáng là cơ chế giúp SEG hoạt động hiệu quả. Theo nhóm nghiên cứu, với sự dịch chuyển tuần tự của bóng tối, thiết bị SEG có hiệu quả gấp đôi so với những viên pin Mặt trời thông thường trong cùng điều kiện. Còn khi SEG hoàn toàn nằm trong tối hoặc sáng (khi điện áp trên các dải phim hoàn toàn giống nhau), nó chỉ có thể tạo ra một lượng điện rất nhỏ hoặc thậm chí không gì cả.

Phần bóng được tạo ra tuần tự này có thể từ những đám mây, những cành cây đung đưa che khuất ánh nắng hoặc đơn giản là vận động liên tục của Mặt trời. Thiết bị này có thể tạo ra năng lượng (1.2 V) đủ để vận hành một chiếc đồng hồ kỹ thuật số. Ngoài ra, tiềm năng của SEG còn rất lớn và có thể được khai thác mạnh mẽ trong tương lai.

"Chúng tôi cũng nhận thấy rằng diện tích bề mặt tối ưu để SEG sản sinh năng lượng là khi một nửa mặt tiếp xúc được chiếu sáng và nửa còn lại nằm trong tối", nhà vật lý Andrew Wee từ đại học NUS cho hay.

SEG cũng có thể hoạt động như một cảm biến: nó có thể ghi lại chuyển động của vật thể đi ngang qua bằng cách ghi nhận phần bóng. Khả năng này có thể được ứng dụng trên các thiết bị kết nối công nghệ nhà thông minh, thiết bị đeo và thậm chí có thể tự trở thành một cảm biến tự cấp nguồn năng lượng.

Dẫu vậy, khối lượng công việc phải làm vẫn còn rất nhiều, các nhà nghiên cứu hiện tại muốn thử nghiệm và giảm chi phí của các thiết bị SEG, có thể tính đến thay thế các tấm phim vàng bằng một loại vật liệu khác với chi phí rẻ hơn.

Trong tương lai, chúng ta càng có nhiều cách để tạo ra năng lượng tái tạo thì càng có thể sáng tạo ra nhiều ứng dụng mới trên các thiết bị và dần không phải phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch để sản xuất năng lượng. Hiện tại, bóng tối đã có thể được thêm vào danh sách các nguồn năng lượng thay thế, bên cạnh tuyết rơi và độ lạnh của không gian bên ngoài.

"Với chi phí sản xuất hợp lý, đơn giản và ổn định, mô hình SEG của chúng tôi mang đến một kiến trúc đầy hứa hẹn để tạo ra năng lượng xanh từ điều kiện môi trường xung quanh nhằm cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện tử và là một phần của hệ thống cảm biến thông minh, có thể được lắp đặt trong các tòa nhà", theo báo cáo nghiên cứu trên Energy & Environmental Science.

Giang Vu theo ScienceAlert

Chủ đề khác