Hiện thực hóa giấc mơ hàng thế kỷ tạo ra điện từ không khí

Hiện thực hóa giấc mơ hàng thế kỷ tạo ra điện từ không khí

    Hiện thực hóa giấc mơ hàng thế kỷ tạo ra điện từ không khí

    Bầu khí quyển của trái đất được nạp điện đại diện cho một nguồn năng lượng tái tạo tiềm năng để giúp giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch. Ảnh: Oimheidi qua Pixabay

    Realising a century-old dream to make electricity from air

    Nghiên cứu của châu Âu đang mở rộng các lựa chọn năng lượng sạch, củng cố mục tiêu của EU trở thành khí hậu thân thiện với môi trường vào năm 2050.

    Khi Liên minh Châu Âu phấn đấu đạt được sự trung hòa về khí hậu vào giữa thế kỷ này, một nhóm mẹ và con trai đang giúp giải quyết một trở ngại tiềm ẩn: số lượng hạn chế các nguồn năng lượng tái tạo khiến EU chuyển hướng từ bỏ nhiên liệu hóa thạch.

    Andriy Lyubchyk là một đối tác trong dự án CATCHER, nhằm mục đích mở rộng sự kết hợp năng lượng sạch bằng cách hoàn thiện quá trình chuyển đổi độ ẩm trong khí quyển thành điện năng.

    giấc mơ cũ

    Kỹ thuật này liên quan đến việc thu hoạch các điện tích tĩnh điện cực nhỏ chứa trong các phân tử nước ở thể khí, có mặt khắp nơi trong khí quyển. Quá trình này được gọi là thủy điện hoặc điện ẩm.

    Lyubchyk, giám đốc điều hành của công ty khởi nghiệp Bồ Đào Nha Cascatachuva Lda cho biết: “Với nguồn năng lượng tái tạo mới này, chúng tôi tin rằng chúng tôi sẽ tăng đáng kể hiệu quả và khả năng chuyển đổi năng lượng xanh”. Ông cũng là kỹ sư hóa học tại Đại học Nhân văn và Công nghệ Lusophone ở Lisbon, Bồ Đào Nha.

    Đầu những năm 1900, nhà phát minh người Mỹ gốc Serbia Nikola Tesla mơ ước khai thác năng lượng từ không khí. Ông đã thực hiện một loạt thí nghiệm cố gắng thu các điện tích từ khí quyển và biến chúng thành dòng điện.

    Kể từ thời Tesla, các nhà khoa học đã tìm hiểu thêm về cách điện được hình thành và giải phóng trong khí quyển, đồng thời phát hiện ra rằng hơi nước có thể mang điện tích.

    Bí quyết này có thể là một động lực cho EU, nơi sử dụng khoảng 22% năng lượng từ năng lượng tái tạo. Nó đang trên đà thắt chặt mục tiêu cuối thập kỷ đối với các nguồn như vậy, bao gồm cả thủy điện, lên tới 45%.

    Tuy nhiên, để châu Âu trở nên trung lập với khí hậu vào năm 2050, năng lượng tái tạo sẽ phải đóng một vai trò thậm chí còn lớn hơn và thủy điện sẽ mang lại cho EU nhiều lựa chọn hơn khi họ tìm cách từ bỏ dầu mỏ, khí đốt tự nhiên và than đá.

    Công nghệ mới

    Dự án CATCHER tập hợp tám đối tác từ sáu quốc gia ở Châu Âu để khám phá khả năng.

    Mặc dù ý tưởng chung có thể giống nhau, nhưng công nghệ cụ thể mà CATCHER sử dụng rất khác so với Tesla. Dự án sử dụng các tế bào giống như bảng điều khiển được làm từ zirconium oxide—một vật liệu kết tinh cứng—để thu năng lượng từ độ ẩm không khí.

    Ôxít zirconium là vật liệu gốm được sử dụng rộng rãi cho những thứ như cấy ghép nha khoa, vật liệu giống như thủy tinh tiên tiến, đồ điện tử và lớp phủ cho thanh nhiên liệu hạt nhân.

    Theo Svitlana Lyubchik, người điều phối CATCHER và là mẹ của Andriy Lyubchyk, khi khám phá các đặc tính của vật liệu nano làm từ oxit zirconium cách đây 7 năm, các nhà nghiên cứu bắt đầu thấy bằng chứng về hiện tượng thủy điện.

    Giống như anh ấy, cô ấy là kỹ sư hóa học tại Đại học Lusophone. Họ đã thực hiện nhiều sáng kiến khác nhau để cố gắng khai thác tiềm năng này.

    Các nhà nghiên cứu hiện đang ở điểm mà một tấm vật liệu 8 x 5 cm có thể tạo ra khoảng 0,9 vôn trong phòng thí nghiệm với độ ẩm khoảng 50%. Điều này có thể so sánh với công suất đầu ra của một nửa pin AA.

    Nghiên cứu để làm cho vật liệu thủy điện hiệu quả hơn, nhóm nghiên cứu hy vọng rằng, sau khi được hoàn thiện, các tế bào này sẽ có thể thu được lượng điện tương đương với các tế bào quang điện có kích thước tương tự.

    Các nhà nghiên cứu cũng tin rằng các tế bào này sẽ được triển khai theo cách tương tự như các tấm pin mặt trời—hoặc là trang trại điện quy mô lớn hoặc là nguồn điện cho các tòa nhà riêng lẻ.

    trạng thái ổn định

    Các tế bào được tạo ra bằng cách tạo ra các hạt nano oxit zirconium đồng nhất, rất nhỏ và sau đó nén chúng thành một tấm vật liệu có cấu trúc tương tự xuyên suốt bao gồm một loạt các kênh hoặc mao dẫn.

    Theo Andriy Lyubchyk, cấu trúc nano tạo ra điện trường bên trong các mao dẫn phân tách điện tích khỏi các phân tử nước được hấp thụ từ khí quyển.

    Kết quả là một loạt các quá trình hóa lý, vật lý và điện vật lý thu được năng lượng điện.

    Ở một khía cạnh nào đó, công nghệ mới sẽ có lợi thế hơn năng lượng mặt trời và năng lượng gió. Trong khi các tấm pin và tua-bin phải được định vị để thu ánh sáng mặt trời và gió, thì các tế bào thủy điện không cần vị trí cụ thể vì có rất ít sự thay đổi về mức độ ẩm cục bộ.

    Điều đó nói rằng, các tế bào thủy điện không nhất thiết phải là một lựa chọn ở mọi nơi vì chúng yêu cầu mức độ ẩm tối thiểu để hoạt động.

    "Ví dụ, nếu nhiệt độ bên ngoài là -15 độ, mọi thứ đều đóng băng, sẽ không có nước trong không khí", Andriy Lyubchyk nói.

    giải pháp trần

    Anh ấy cũng là điều phối viên với mẹ của dự án SSHARE đang nghiên cứu một ứng dụng trong thế giới thực bằng cách kết hợp các tế bào thủy điện vào hệ thống sưởi ấm và làm mát.

    "Chúng tôi kết hợp cả hai công nghệ và làm cho chúng tự túc," And nói 

    Hệ thống sưởi ấm và làm mát dựa trên bảng điều khiển bức xạ tiên tiến có thể được gắn trên trần của căn phòng.

    Các ống nước đục lỗ đi qua phía trên bảng điều khiển cung cấp nước nóng hoặc lạnh, tùy thuộc vào mục đích là làm nóng hay làm mát căn phòng. Sau đó, bảng điều khiển tỏa nhiệt vào—hoặc hấp thụ nhiệt từ—căn phòng thông qua độ ẩm của khí quyển, giống như cách da có thể tỏa nhiệt qua mồ hôi.

    Hệ thống sẽ có thể cung cấp năng lượng cho các máy bơm tuần hoàn nước bằng cách sử dụng thủy điện được tạo ra từ quá trình truyền hơi nước vào và ra khỏi bảng điều khiển.

    Các nhà nghiên cứu cho biết hệ thống sưởi ấm tự cung cấp năng lượng làm nổi bật cách thủy điện có thể giúp thúc đẩy quá trình chuyển đổi năng lượng bằng không.

    Bà Svitlana Lyubchik nói: “Chúng tôi có thể đóng góp vào chính sách của EU về độc lập năng lượng.

    Zalo
    Hotline