Ngày 28 tháng 10 năm 2024
Một phát minh từ polystyrene thải có khả năng tạo ra tĩnh điện từ chuyển động và gió có thể giúp giảm lượng điện năng sử dụng bằng cách tái chế năng lượng thải trong máy điều hòa không khí và các ứng dụng khác.
Tín dụng: Đại học RMIT
Mỗi năm, hơn 25 triệu tấn vật liệu đóng gói polystyrene dùng một lần được sản xuất trên toàn cầu, nhưng chỉ một phần nhỏ được tái chế - phần lớn trong số đó được đưa đến bãi chôn lấp sau khi đã sử dụng xong.
Sáng kiến của Đại học RMIT hợp tác với Đại học Kỹ thuật Riga ở Latvia giúp giải quyết thách thức về chất thải này bằng cách tìm ra cách sử dụng thực tế cho vật liệu. RMIT đã nộp đơn xin cấp bằng sáng chế tạm thời cho phát minh này và hiện đang tìm kiếm các đối tác trong ngành để đầu tư phát triển nó cho các công nghệ thương mại.
Tiến sĩ Peter Sherrell, nhà nghiên cứu chính đến từ RMIT, cho biết miếng dán mỏng cải tiến này được làm từ nhiều lớp polystyrene, mỗi lớp có độ dày khoảng một phần mười sợi tóc của con người, có thể tạo ra tĩnh điện.
"Chúng tôi có thể tạo ra tĩnh điện này chỉ bằng cách thổi không khí vào bề mặt của các miếng vá thông minh của chúng tôi, sau đó thu thập năng lượng đó", Sherrell từ Trường Khoa học cho biết. "Có tiềm năng thu thập năng lượng từ khí thải hỗn loạn của các thiết bị điều hòa không khí có thể giảm nhu cầu năng lượng tới 5% và cuối cùng là giảm lượng khí thải carbon của hệ thống".
Điện áp tối đa mà các thiết bị có thể tạo ra trong các thí nghiệm là khoảng 230 vôn, đây là điện áp tương đương với điện áp lưới điện trong nhà, mặc dù công suất thấp hơn nhiều.
Sherrell cho biết: "Những con số lớn nhất đến từ sự nén và tách, khi đó bạn có tốc độ nhanh hơn và chuyển động lớn hơn, trong khi chuyển động nhỏ hơn tạo ra ít năng lượng hơn".
"Điều này có nghĩa là ngoài máy điều hòa không khí, việc tích hợp các tấm pin của chúng tôi vào những khu vực có lưu lượng giao thông cao như lối đi ngầm có thể bổ sung nguồn cung cấp năng lượng tại địa phương mà không tạo thêm nhu cầu cho lưới điện."
Sherrell cho biết có thể thu được nhiều năng lượng hơn bằng cách bổ sung thêm nhiều lớp polystyrene.
"Điều tuyệt vời ở đây chính là lý do tại sao phải mất 500 năm để polystyrene phân hủy trong bãi rác khiến những thiết bị này thực sự ổn định—và có khả năng tiếp tục tạo ra điện trong thời gian dài."
Nghiên cứu làm cơ sở cho phát minh về tĩnh điện được công bố trên Tạp chí Nghiên cứu Năng lượng và Phát triển Bền vững.
a) Sơ đồ lý tưởng cho thấy các giao diện liên kết chặt chẽ so với giao diện lỏng/trượt; b) HIM của một lớp polystyrene tái chế (rPS) cắt bằng máy cryo-ion hai lớp, cho thấy thứ tự sợi của các lớp; c) ảnh SEM mặt cắt ngang của một lớp rPS 15 lớp; d) ảnh chụp cấu hình thử nghiệm bóc tách để thử nghiệm độ bám dính giữa các lớp sợi; và e) lực cần thiết để duy trì tốc độ biến dạng không đổi là 1,66 mm s−1 khi tách lớp sợi FPS 30 wt% kéo từ dung dịch (đường kính lớn) trên sợi FPS 10 wt% kéo từ dung dịch (đường kính nhỏ) và sợi có đường kính nhỏ kéo từ sợi lớn. Nguồn: Nghiên cứu Năng lượng và Phát triển Bền vững Tiên tiến (2024). DOI: 10.1002/aesr.202300259
Giải quyết bí ẩn về tĩnh điện để ứng dụng thực tế
Hiện tượng tĩnh điện đã được quan sát trong hàng ngàn năm và được hiểu rõ ở cấp độ vĩ mô, nhưng cho đến nay, nó vẫn là một bí ẩn ở cấp độ nano.
Sherrell cho biết: "Chúng tôi đã tìm ra cách làm cho phần bên trong của polystyrene tái tạo cọ xát vào nhau theo cách có kiểm soát, khiến tất cả các điện tích kéo theo cùng một hướng để tạo ra điện".
"Trong vài năm qua, chúng ta đã hiểu rõ hơn về những gì đang diễn ra. Nhựa giống như hàng triệu sợi nhỏ và khi bạn ghép hai màng nhựa lại với nhau, những sợi này sẽ thắt nút lại với nhau. Khi những nút thắt này bị đứt, sẽ có một chút điện tích trên mỗi phần của liên kết bị đứt đó."
Nhóm nghiên cứu đã khám phá việc sử dụng các loại nhựa dùng một lần khác để tạo ra các miếng vá tạo năng lượng.
Sherrell cho biết: "Chúng tôi đã nghiên cứu loại nhựa nào tạo ra nhiều năng lượng hơn và khi bạn cấu trúc nó theo cách khác - làm cho nó thô, làm cho nó mịn, làm cho nó thực sự mỏng, làm cho nó thực sự dày - thì điều đó sẽ thay đổi hiện tượng tích điện này như thế nào".
"Điểm cao nhất của tất cả những kiến thức chúng tôi học được là phát triển những miếng vá nhỏ đơn giản này có thể tạo ra một lượng năng lượng khá lớn. Tác động của nghiên cứu này hiện phụ thuộc vào việc phát triển các thiết bị cho nhiều ứng dụng thương mại với các đối tác trong ngành."
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
