Sử dụng nước để sản xuất điện

Năm ngoái, các nhà nghiên cứu tại Viện công nghệ Massachusetts, Hoa Kỳ đã phát hiện ra rằng những giọt nước khi rơi một cách tự nhiên ra khỏi bề mặt siêu kỵ nước trong thời gian ngưng tụ, có thể nạp điện. Giờ đây, nhóm nghiên cứu này đã chứng minh quá trình này có thể sinh ra điện công suất nhỏ dùng để cấp cho các thiết bị điện tử. Các phát hiện nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Applied Physics Letters.

Phương pháp mới có thể cho ra đời các thiết bị sạc điện thoại di động hoặc thiết bị điện tử khai thác độ ẩm trong không khí. Hệ thống còn có thể sản xuất nước sạch.

Bản thân thiết bị cũng đơn giản, bao gồm một dãy các tấm kim loại phẳng xen kẽ nhau. Mặc dù các thí nghiệm ban đầu chỉ liên quan đến các tấm đồng, nhưng theo Nenad Miljkovic, một trong các tác giả nghiên cứu, bất cứ kim loại dẫn điện nào cũng sẽ làm được điều này, kể cả nhôm giá rẻ.

Trong thí nghiệm, điện năng được sản xuất rất nhỏ, chỉ 15 picowatts hay 1 phần ngàn tỷ W trên 1 cm2 tấm kim loại. Nhưng Miljkovic cho rằng quá trình này có thể dễ dàng được điều chỉnh để đạt được ít nhất 1 microW hay 1 phần triệu W/cm² tấm kim loại. Công suất điện này sánh ngang với các hệ thống khác đã được đề xuất để khai thác nhiệt thải, rung động hoặc các nguồn năng lượng khác xung quanh và đủ để cung cấp năng lượng hữu ích cho các thiết bị điện tử ở một số vùng xa.

Theo tính toán của Miljkovic, ở mức 1 phần triệu W/cm² tấm kim loại, một khối lập phương kích thước mỗi mặt khoảng 50cm, có thể đủ để sạc đầy một chiếc điện thoại di động trong khoảng 12 giờ. Mặc dù thời gian sạc có vẻ chậm, nhưng người dân ở vùng xa có rất ít lựa chọn thay thế.

Tuy nhiên, vẫn còn có một số hạn chế: Vì quá trình này phụ thuộc vào tiến trình ngưng tụ, nên cần có môi trường ẩm ướt, cũng như nguồn nhiệt mát hơn không khí xung quanh, như hang động hoặc sông.

Hệ thống mới được chế tạo nhằm phát triển một bề mặt truyền nhiệt cải tiến để sử dụng như tụ điện trong các ứng dụng như trong các nhà máy điện, ở đó những giọt nước trên bề mặt siêu kỵ nước biến đổi năng lượng trên bề mặt thành động năng khi chúng hòa nhập tạo thành những giọt nước lớn hơn. Điều này đôi khi khiến cho những giọt nước rơi một cách tự nhiên, tăng 30% khả năng truyền nhiệt so với các kỹ thuật khác. Sau đó, họ phát hiện ra rằng trong quá trình này, các giọt nước rơi đã có được điện tích nhỏ, nghĩa là những giọt nước rơi và kèm theo truyền nhiệt có thể được tăng cường bằng một tấm kim loại gần đó có các điện tích trái dấu hút các giọt nước.

Giờ đây, các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng quá trình tương tự có thể được sử dụng để sản xuất điện, chỉ đơn giản là bằng cách tạo cho tấm kim loại thứ hai bề mặt ưa nước. Khi những giọt nước rơi, chúng mang điện tích từ tấm kim loại này sang tấm kim loại khác; nếu hai tấm kim loại được kết nối qua một mạch điện bên ngoài, thì sự chênh lệch điện tích đó có thể được khai thác để cung cấp điện.

Trong một thiết bị thực tế, 2 dãy gồm các tấm kim loại như các bộ tản nhiệt trên lò sưởi, được đan xen nhau, dù chúng rất gần nhau nhưng lại không chạm vào nhau. Hệ thống hoạt động một cách thụ động, không có chi tiết động.

Để cấp điện cho các cảm biến môi trường tự động, từ xa, ngay cả nguồn năng lượng nhỏ cũng có thể đủ; bất cứ nơi nào có sương tạo thành, cũng có khả năng sản xuất điện trong vài giờ vào buổi sáng.

Miljkovic cho rằng: Khí quyển là một nguồn năng lượng dồi dào và tất cả những gì bạn cần là sự chênh lệch nhiệt độ giữa không khí và thiết bị, cho phép thiết bị tạo khả năng ngưng tụ, giống như nước ngưng tụ từ không khí ấm, ẩm ướt bên ngoài một cốc nước lạnh.

Theo Vista.vn