Nhiệt lượng lãng phí từ cơ thể chúng ta có thể tạo ra năng lượng xanh như thế nào
Nguồn: Pixabay/CC0 Public Domain
Nếu bạn đã từng nhìn thấy mình qua camera chụp ảnh nhiệt, bạn sẽ biết rằng cơ thể bạn sản sinh ra rất nhiều nhiệt. Trên thực tế, đây là sản phẩm thải của quá trình trao đổi chất. Mỗi feet vuông trên cơ thể con người tỏa ra nhiệt tương đương với khoảng 19 que diêm mỗi giờ.
Thật không may, phần lớn nhiệt lượng này chỉ thoát ra ngoài khí quyển. Sẽ thật tuyệt nếu chúng ta có thể khai thác nó để tạo ra năng lượng phải không? Nghiên cứu của tôi đã chỉ ra rằng điều này thực sự khả thi. Các đồng nghiệp của tôi và tôi đang khám phá ra những cách thu và lưu trữ nhiệt lượng cơ thể để tạo ra năng lượng, bằng cách sử dụng các vật liệu thân thiện với môi trường.
Mục tiêu là tạo ra một thiết bị có thể vừa tạo ra vừa lưu trữ năng lượng, hoạt động như một bộ sạc dự phòng tích hợp cho công nghệ đeo được. Điều này có thể cho phép các thiết bị như đồng hồ thông minh, máy theo dõi sức khỏe hoặc máy theo dõi GPS hoạt động lâu hơn nhiều hoặc thậm chí là vô thời hạn, bằng cách khai thác nhiệt lượng cơ thể của chúng ta.
Không chỉ cơ thể chúng ta sản sinh ra nhiệt lượng lãng phí. Trong thế giới công nghệ tiên tiến của chúng ta, nhiệt thải đáng kể được tạo ra hàng ngày, từ động cơ xe cộ đến máy móc sản xuất hàng hóa.
Thông thường, nhiệt này cũng được thải vào khí quyển, thể hiện một cơ hội đáng kể bị bỏ lỡ để thu hồi năng lượng. Khái niệm mới nổi về "thu hồi nhiệt thải" nhằm giải quyết tình trạng kém hiệu quả này. Bằng cách khai thác nguồn năng lượng bị lãng phí này, các ngành công nghiệp có thể cải thiện hiệu quả hoạt động và góp phần tạo ra môi trường bền vững hơn.
Hiệu ứng nhiệt điện là một hiện tượng có thể giúp chuyển nhiệt thành điện. Hiệu ứng này hoạt động bằng cách tạo ra điện thế khi chênh lệch nhiệt độ tạo ra điện thế, khi các electron chảy từ phía nóng sang phía lạnh, tạo ra năng lượng điện có thể sử dụng được.
Tuy nhiên, các vật liệu nhiệt điện thông thường thường được làm từ cadmium, chì hoặc thủy ngân. Những vật liệu này đi kèm với các rủi ro về môi trường và sức khỏe, hạn chế các ứng dụng thực tế của chúng.
Sức mạnh của gỗ
Nhưng chúng tôi đã phát hiện ra rằng bạn cũng có thể tạo ra vật liệu nhiệt điện từ gỗ—mang đến một giải pháp thay thế an toàn hơn và bền vững hơn.
Gỗ đã là một phần không thể thiếu của nền văn minh nhân loại trong nhiều thế kỷ, đóng vai trò là nguồn vật liệu xây dựng và nhiên liệu. Chúng tôi đang khám phá tiềm năng của vật liệu có nguồn gốc từ gỗ để chuyển đổi nhiệt thải, thường bị mất trong các quy trình công nghiệp, thành điện năng có giá trị.
Phương pháp này không chỉ nâng cao hiệu quả năng lượng mà còn định nghĩa lại cách chúng ta xem vật liệu hàng ngày là thành phần thiết yếu của các giải pháp năng lượng bền vững.
Nhóm của chúng tôi tại Đại học Limerick, hợp tác với Đại học Valencia, đã phát triển một phương pháp bền vững để chuyển đổi nhiệt thải thành điện bằng cách sử dụng các sản phẩm gỗ của Ireland, đặc biệt là lignin, một sản phẩm phụ của ngành công nghiệp giấy.
Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy màng gốc lignin, khi ngâm trong dung dịch muối, có thể chuyển đổi hiệu quả nhiệt thải nhiệt độ thấp (dưới 200°C) thành điện năng. Sự chênh lệch nhiệt độ trên màng lignin khiến các ion (nguyên tử tích điện) trong dung dịch muối di chuyển. Các ion dương trôi về phía bên lạnh hơn, trong khi các ion âm di chuyển về phía bên ấm hơn. Sự tách biệt các điện tích này tạo ra sự chênh lệch điện thế trên màng, có thể được khai thác thành năng lượng điện.
Vì khoảng 66% nhiệt thải công nghiệp nằm trong phạm vi nhiệt độ này, nên sáng kiến này mở ra cơ hội đáng kể cho các giải pháp năng lượng thân thiện với môi trường.
Công nghệ mới này có tiềm năng tạo ra sự khác biệt lớn trong nhiều lĩnh vực. Các ngành công nghiệp như sản xuất, nơi tạo ra lượng lớn nhiệt thải, có thể thấy được những lợi ích to lớn bằng cách biến nhiệt thải đó thành điện. Điều này sẽ giúp họ tiết kiệm năng lượng và giảm tác động của chúng đến môi trường.
Công nghệ này có thể được sử dụng trong nhiều bối cảnh khác nhau, từ cung cấp điện ở những vùng xa xôi đến cung cấp năng lượng cho các cảm biến và thiết bị trong các ứng dụng hàng ngày. Bản chất thân thiện với môi trường của nó cũng khiến nó trở thành một giải pháp đầy hứa hẹn cho việc tạo ra năng lượng bền vững trong các tòa nhà và cơ sở hạ tầng.
Vấn đề với lưu trữ
Thu năng lượng từ nhiệt thải chỉ là bước đầu tiên; lưu trữ hiệu quả cũng quan trọng không kém. Siêu tụ điện là thiết bị lưu trữ năng lượng có thể sạc và xả điện nhanh chóng. Điều này khiến chúng trở nên cần thiết cho các ứng dụng yêu cầu cung cấp điện nhanh chóng.
Tuy nhiên, việc chúng phụ thuộc vào vật liệu carbon có nguồn gốc từ nhiên liệu hóa thạch làm dấy lên mối lo ngại về tính bền vững, làm nổi bật nhu cầu về các giải pháp thay thế có thể tái tạo trong quá trình sản xuất của chúng.
Nhóm nghiên cứu của chúng tôi đã phát hiện ra rằng carbon xốp gốc lignin có thể đóng vai trò là điện cực trong siêu tụ điện để lưu trữ năng lượng được tạo ra từ việc thu thập nhiệt thải bằng màng lignin.
Quá trình này cho phép màng lignin thu thập và chuyển đổi nhiệt thải thành năng lượng điện, trong khi cấu trúc carbon xốp tạo điều kiện cho việc di chuyển và lưu trữ ion nhanh chóng. Bằng cách cung cấp một giải pháp thay thế xanh tránh được các hóa chất độc hại và sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch, phương pháp này cung cấp một giải pháp bền vững cho việc lưu trữ năng lượng từ nhiệt thải.
Sự đổi mới trong công nghệ lưu trữ năng lượng này có thể cung cấp năng lượng cho mọi thứ, từ thiết bị điện tử tiêu dùng, công nghệ đeo được cho đến xe điện.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
