Cây nhân tạo khai thác năng lượng từ mưa gió

Các nhà nghiên cứu phát triển "nhà máy điện" mini, thiết bị hình lá nhỏ tạo ra điện từ cơn gió thổi qua hoặc hạt mưa rơi xuống đất.

Trong nghiên cứu công bố trên tạp chí ACS Sustainable Chemistry & Engineering, nhóm chuyên gia đến từ Trung Quốc, Anh và Mỹ kiểm tra thiết bị thu thập năng lượng bằng cách kết hợp chúng với cây nhân tạo, Phys.org hôm 17/1 đưa tin.

Cây nhân tạo sản xuất điện tích hợp máy phát hình lá màu be. (Ảnh: ACS Sustainable Chemistry & Engineering).

Năng lượng điện có thể được sản xuất trong tự nhiên theo một số cách. Ví dụ, pin quang năng biến đổi năng lượng ánh sáng từ Mặt trời trong khi turbine gió biến đổi động lượng của không khí đang di chuyển. Tuy nhiên, các phương pháp này thường phụ thuộc vào một nguồn, do đó chỉ hiệu quả khi nguồn đó có sẵn. Ví dụ, pin quang năng không thể hoạt động sau khi Mặt trời lặn và ngày lặng gió sẽ không cung cấp nhiều năng lượng.

Gần đây, thiết bị thu thập năng lượng từ nhiều nguồn trở thành giải pháp để khai thác năng lượng từ những nguồn tái tạo khác nhau trong một thiết kế, tối đa hóa năng suất tiềm năng. Vì vậy, nhà nghiên cứu Ravinder Dahiya ở Đại học Northeastern, Mỹ, và đồng nghiệp muốn tạo ra một thiết bị đa nguồn như vậy, giúp sản xuất điện từ cả gió và mưa.

Nhóm nghiên cứu chế tạo hai loại thiết bị thu thập năng lượng là máy phát nano ma sát điện (TENG) để thu động lượng từ gió và máy phát năng lượng dựa vào giọt nước (DEG) để thu năng lượng từ hạt mưa rơi. TENG bao gồm một lớp sợi nano nylon kẹp giữa các lớp polytetrafluoroethylene hay còn gọi là Teflon và điện cực đồng.

Tĩnh điện được tạo ra và biến đổi thành điện khi các lớp ép vào nhau. Teflon cũng được dùng để chế tạo DEG, có thể chống thấm nước và phủ vải dẫn điện đóng vai trò như điện cực. Khi giọt mưa chạm vào một điện cực, nó gây ra chênh lệch điện áp, tạo ra dòng điện. Trong điều kiện tối ưu, TENG sản xuất 252 V điện và DEG cung cấp 113 V, nhưng chỉ trong thời gian ngắn.

Nhóm nghiên cứu đặt DEG bên trên TENG và kết hợp các phiên bản hình lá trên cây nhân tạo. Khi máy phát hình lá tiếp xúc với những điều kiện mô phỏng mưa gió tự nhiên, chúng có thể thắp sáng 10 bóng đèn LED trong thời gian hạn chế. Thiết bị "cây điện" này có thể phát triển thành hệ thống hoặc mạng lưới lớn hơn để sản xuất năng lượng sạch từ nguồn tự nhiên.