Thiết bị tái tạo năng lượng nhờ bóng râm

Thiết bị tái tạo năng lượng nhờ bóng râm

8 ngày trước giaoducthoidai.vn

Các nhà nghiên cứu tại Trường Đại học Quốc gia Singapore đã giới thiệu công nghệ phát điện mới, dựa vào sự chênh lệch điện áp giữa bóng râm và vùng được chiếu sáng.


Nhà khoa học vật liệu Swee Ching Tan giới thiệu về công nghệ mới.

Biến bóng râm thành năng lượng

"Sử dụng bóng tối để sản xuất năng lượng" - câu nói được nhiều người nhận xét là chỉ có thể xảy ra trong các bộ phim khoa học viễn tưởng. Tuy nhiên, mới đây, các nhà khoa học đã chế tạo ra thiết bị phát năng lượng hiệu ứng bóng (SEG). Công nghệ này có thể giúp thay đổi phương thức sản xuất năng lượng tái tạo. Cụ thể, SEG sử dụng sự tương phản giữa bóng tối và ánh sáng để sản xuất điện.

Trước đó, bóng tối thường được coi là một cản trở lớn đối với quá trình sản xuất năng lượng mặt trời tái tạo. Tuy nhiên, hiện tại, chúng thực sự được khai thác để tạo ra năng lượng. Theo các nhà khoa học, công nghệ mới này có giá thành rẻ hơn so với pin mặt trời thông thường. Chúng tạo ra một lượng điện năng nhỏ và có thể được sử dụng trong các thiết bị di động.

"Bóng tối có mặt ở khắp nơi, và con người thường coi chúng là điều hiển nhiên", ông Swee Ching Tan - nhà khoa học vật liệu tại Trường Đại học Quốc gia Singapore và là một trong những người phát minh ra SEG, cho biết. Lý giải về điều này, ông Tan cho hay, trong các ứng dụng quang điện thông thường - nơi sử dụng nguồn ánh sáng ổn định để cung cấp năng lượng cho các thiết bị, sự hiện diện của bóng tối là điều không ai mong muốn, vì nó làm giảm hiệu suất.

"Chúng tôi tận dụng độ tương phản ánh sáng được gây ra bởi bóng tối như một nguồn năng lượng gián tiếp. Sự tương phản trong ánh sáng mang lại sự chênh lệch điện áp giữa phần bóng và phần được chiếu sáng, tạo ra một dòng điện. Khái niệm mới lạ về việc có được năng lượng nhờ sự hiện diện của bóng tối là điều chưa từng có", ông Tan nói.

Nhờ thiết bị mới này trong tương lai, con người có thể sẽ thu nhận được năng lượng dù là ở bất cứ đâu trên trái đất. Tan và nhóm của ông đã tạo ra thiết bị phát năng lượng hiệu ứng bóng, bằng cách đặt một lớp phủ vàng siêu mỏng trên silicon. Đây là một vật liệu chế tạo pin mặt trời phổ biến. Giống như trong pin mặt trời, ánh sáng chiếu vào silicon tạo năng lượng cho các electron của nó. Với lớp vàng mỏng này, máy phát năng lượng hiệu ứng bóng sẽ tạo ra dòng điện khi một phần của thiết bị nằm trong bóng tối.

Các electron bị kích thích sẽ di chuyển từ silicon sang vàng. Khi một phần của thiết bị ở trong bóng râm, điện áp của kim loại được chiếu sáng tăng lên tương ứng với vùng bóng râm. Sau đó, các electron trong máy phát dịch chuyển từ điện áp cao xuống điện áp thấp. Báo cáo được nhóm nghiên cứu của ông Tan công bố trên tạp chí Khoa học Năng lượng & Môi trường cho thấy, việc đưa các electron đi qua một mạch bên ngoài sẽ giúp tạo ra dòng điện, nhằm cung cấp cho thiết bị.

Với tám máy phát điện, nhóm nghiên cứu đã chạy một chiếc đồng hồ điện tử trong điều kiện thiếu ánh sáng. Các thiết bị này cũng có thể được sử dụng như cảm biến. Khi một chiếc xe điều khiển từ xa đi ngang qua, bóng của nó đổ xuống máy tạo năng lượng, mang lại điện để thắp sáng đèn LED.

Tăng hiệu suất thiết bị

Nhà khoa học Swee Ching Tan cho biết, độ tương phản giữa ánh sáng và bóng tối càng lớn, máy phát càng cung cấp nhiều năng lượng. Vì vậy, nhóm nghiên cứu đang nỗ lực làm việc với mong muốn tăng hiệu suất của thiết bị, bằng cách áp dụng các cơ chế từ pin mặt trời để thu nhận ánh sáng. Việc tăng lượng ánh sáng mà các máy phát này hấp thụ sẽ cho phép chúng khai thác bóng tốt hơn.

"Chúng tôi cũng nhận thấy rằng, diện tích bề mặt tối ưu để phát điện là khi một nửa SEG được chiếu sáng và nửa còn lại trong bóng tối. Nhờ đó, mang lại đủ không gian cho việc tạo và thu năng lượng", nhà vật lý Andrew Wee thuộc Trường Đại học Quốc gia Singapore chia sẻ.

Các nhà nghiên cứu dự đoán, một ngày nào đó, những máy phát điện này có thể tạo ra năng lượng ở những chỗ tối trong mảng năng lượng mặt trời, giữa các tòa nhà chọc trời hoặc thậm chí là ở trong nhà.

"Rất nhiều người nghĩ rằng, bóng tối không hề mang lại lợi ích. Tuy nhiên, bất cứ thứ gì cũng có thể trở nên hữu ích, ngay cả bóng tối", ông Tan chia sẻ.

Mặc dù vậy, các nhà nghiên cứu cho biết, sẽ còn rất nhiều việc phải làm đối với thiết bị mới này. Cụ thể, họ mong muốn thử nghiệm và giảm chi phí của SEG, có thể bằng cách thay thế màng vàng bằng một vật liệu khác. Ngoài ra, SEG cũng được lên kế hoạch điều chỉnh phù hợp, giúp mọi người có thể mang theo bên người.

Do đó, các nhà nghiên cứu dự đoán, trong tương lai, nếu càng có nhiều cách sản xuất năng lượng tái tạo được đưa ra, con người càng có thể tưởng tượng nhiều hơn với các thiết bị của mình và không cần phải dựa vào nhiên liệu hóa thạch để sản xuất năng lượng. Bóng tối giờ đây có thể được thêm vào danh sách các nguồn năng lượng thay thế, bên cạnh tuyết và nhiệt độ thấp.

"Với hiệu quả về chi phí, cũng như sự đơn giản và tính ổn định, SEG của chúng tôi mang lại một kiến trúc đầy hứa hẹn để tạo ra năng lượng xanh từ điều kiện môi trường xung quanh. SEG sẽ cung cấp năng lượng cho điện tử và là một phần của hệ thống cảm biến thông minh, đặc biệt là trong các tòa nhà", các nhà nghiên cứu viết.

Nhóm nghiên cứu chứng minh rằng, chỉ với bóng đổ từ mây hoặc cành cây, hay đơn giản là chuyển động của Mặt trời, thiết bị mới này có thể tạo ra đủ năng lượng khoảng 1,2 V để chạy đồng hồ kỹ thuật số. Kết quả này được cho là một “điểm sáng” và có khả năng sẽ tiếp tục được đẩy mạnh trong tương lai.

Theo Science News; Science Alert

CRVIET - Tin tức mới nhất hôm nay