Những 'nhà máy' tí hon sử dụng gió và mưa để tạo ra điện

Theo một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí ACS Sustainable Chemistry & Engineering, các chuyên gia đã tiết lộ bước phát triển trong lĩnh vực năng lượng tái tạo với việc phát minh ra các “nhà máy điện” nhân tạo. Những máy phát điện cải tiến này có dạng hình chiếc lá nhỏ, giúp chuyển đổi năng lượng từ gió và mưa thành điện năng.

Nhóm nghiên cứu do nhà nghiên cứu Ravinder Dahiya dẫn đầu đã tích hợp những máy thu năng lượng nhỏ này vào cây nhân tạo, đánh dấu một bước tiến đáng kể trong nỗ lực tạo ra năng lượng đa nguồn.

Hai loại máy thu năng lượng

Trong khi các phương pháp truyền thống, chẳng hạn như tấm pin mặt trời và tua bin gió, dựa vào các nguồn đơn lẻ để sản xuất năng lượng, thì các nhà máy điện nhân tạo hướng tới mục tiêu tối đa hóa hiệu quả bằng cách khai thác cả gió và mưa.

Không giống như các tấm pin năng lượng mặt trời trở nên kém hiệu quả sau khi mặt trời lặn, hoặc tua bin gió phụ thuộc vào điều kiện gió nhẹ, công nghệ mới được phát triển có thể khai thác đồng thời năng lượng từ nhiều nguồn khác nhau.

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng hai loại bộ thu năng lượng riêng biệt cho dự án này. Đầu tiên là máy phát nano ma sát điện (TENG), được thiết kế để thu động năng từ gió. Thiết bị bao gồm các lớp sợi nano nylon kẹp giữa các lớp polytetrafluoroethylene hay còn gọi là Teflon và điện cực đồng. TENG tạo ra điện khi các lớp của nó ép lại với nhau, chuyển đổi điện tích tĩnh thành dòng điện có thể sử dụng được.

Bộ thu thứ hai là máy tạo năng lượng dựa trên giọt nước (DEG), sử dụng hạt mưa để tạo ra năng lượng. Được chế tạo bằng Teflon và vải dẫn điện đóng vai trò là điện cực, DEG tạo ra dòng điện nhỏ và điện áp cao khi những hạt mưa chạm vào một trong các điện cực.

Trong điều kiện tối ưu, TENG tạo ra điện áp ấn tượng 252 V và DEG sản xuất được 113 V, nhưng chỉ trong thời gian ngắn. Kết hợp cả hai bộ thu, các nhà nghiên cứu đã gắn DEG lên trên TENG và ghép nối các phiên bản hình chiếc lá vào một cây nhân tạo.

Khi tiếp xúc với điều kiện gió và mưa mô phỏng tự nhiên, các máy phát điện hình chiếc lá này đã thể hiện tiềm năng của chúng bằng cách cấp nguồn cho 10 đèn LED trong thời gian ngắn.

Tương lai của nhà máy điện nhân tạo

Các nhà nghiên cứu hình dung ra một tương lai nơi các nhà máy điện nhân tạo này có thể được mở rộng quy mô thành các hệ thống hoặc mạng lưới lớn hơn, góp phần tạo ra các giải pháp năng lượng sạch và bền vững. Cách tiếp cận sáng tạo này giải quyết những hạn chế của các nguồn năng lượng truyền thống và mang đến tương lai đầy hứa hẹn cho nghiên cứu và phát triển tiếp theo trong lĩnh vực thu năng lượng đa nguồn.

Khi nhu cầu về các giải pháp năng lượng hiệu quả và thân thiện với môi trường tiếp tục tăng lên, các nhà máy điện nhân tạo này thể hiện một tiến bộ đáng chú ý nhằm hướng tới một tương lai xanh và bền vững hơn.