Tạo ra điện năng từ không khí

Nghiên cứu mới được công bố trên một bài báo trên tạp chí Advanced Materials, được xây dựng dựa trên công trình nghiên cứu năm 2020 lần đầu tiên cho thấy năng lượng có thể được lấy từ độ ẩm trong không khí nhờ một vi khuẩn đặc biệt.

Loại vi khuẩn bất thường này thuộc chi Geobacter, lần đầu tiên được ghi nhận về khả năng tạo ra từ tính khi không có oxy. Nhưng theo thời gian, các nhà khoa học đã tìm thấy nó có thể tạo ra những thứ khác giống như các dây nano vi khuẩn dẫn điện.

Song nghiên cứu mới cho thấy gần như bất kỳ vật liệu nào cũng có thể được sử dụng, như gỗ hoặc silicon, miễn là nó có thể được đập thành các hạt nhỏ.

Jun Yao, giáo sư kỹ thuật tại Đại học Massachusetts (Mỹ) và là tác giả chính của nghiên cứu cho biết: "Những gì chúng tôi đã phát minh ra, bạn có thể tưởng tượng nó giống như một đám mây nhân tạo quy mô nhỏ. Đây thực sự là một nguồn điện sạch liên tục, rất dễ tiếp cận".

Máy phát điện chạy bằng không khí, được gọi là "Air-gen", sẽ cung cấp điện sạch liên tục vì nó sử dụng năng lượng từ độ ẩm thay vì phụ thuộc vào mặt trời hoặc gió. Yao cho biết, không giống như các tấm pin mặt trời hoặc tua bin gió, vốn cần những môi trường cụ thể để lắp đặt, Air-gen có thể ứng dụng ở bất cứ đâu.

Tuy nhiên, ông Jun Yao cũng cho biết độ ẩm thấp hơn có nghĩa là thu được ít năng lượng hơn. Mùa đông, với không khí khô hơn, sẽ tạo ra ít năng lượng hơn mùa hè.

Air-gen có kích thước bằng móng tay và mỏng hơn một sợi tóc, được điểm xuyết bằng các lỗ nhỏ gọi là lỗ nano. Các lỗ có đường kính nhỏ hơn 100 nanomet, cho phép nước trong không khí đi qua theo cách tạo ra sự mất cân bằng điện tích từ đó tạo ra một dòng điện liên tục được tiến hành giữa hai điện cực.

Xiaomeng Liu, một tác giả khác và là sinh viên tốt nghiệp ngành kỹ thuật của UMass, cho biết: "Chúng tôi đang mở ra một cánh cửa rộng lớn để khai thác điện sạch từ không khí".

Mặc dù thiết bị này mới chỉ tạo ra một lượng nhỏ năng lượng song ông Yao cho biết Air-gen có thể được xếp chồng lên nhau. Khoảng 1 tỉ Air-gen xếp chồng lên nhau có kích thước gần bằng một chiếc tủ lạnh, có thể tạo ra 1 kilowatt điện và cung cấp một phần điện năng cho một ngôi nhà trong điều kiện lý tưởng.

Trước tiên, các nhà khoa học phải tìm ra vật liệu nào sẽ hiệu quả nhất để sử dụng ở các vùng khí hậu khác nhau. Ông Yao hy vọng sẽ phát triển một chiến lược để làm cho thiết bị lớn hơn mà không cản trở độ ẩm có thể thu được cũng như tìm ra cách xếp chồng các thiết bị lên nhau một cách hiệu quả và cách thiết kế Air-gen sao cho thiết bị có cùng kích thước thu được nhiều năng lượng hơn.

"Một khi chúng tôi tối ưu hóa điều này, bạn có thể đặt nó ở bất cứ đâu. Toàn bộ Trái đất được bao phủ bởi một lớp ẩm dày. Đó là một nguồn năng lượng sạch khổng lồ. Đây mới chỉ là khởi đầu trong việc tận dụng điều đó", Yao nói.