Phát kiến

Ý tưởng biến tường nhà thành ‘cục pin thắp sáng’ căn nhà

Hoài Bảo • 22-11-2020 • Lượt xem: 1194
Ý tưởng biến tường nhà thành ‘cục pin thắp sáng’ căn nhà

Các nhà nghiên cứu đang trong quá trình tìm hiểu để chuyển đổi loại vật liệu xây dựng rẻ tiền và thân thuộc nhất - gạch - thành vật lưu trữ năng lượng.

Từ khi con người biết đóng gạch, nhà cửa suốt ngàn năm nay ít khi được xây dựng bằng thứ gì khác. Ta cứ nghĩ rằng không có cách nào cải tiến thứ vật liệu xây dựng cổ xưa mà vững chắc này!

Cho tới khi các nhà khoa học tại Đại học Washington, St. Louis phát hiện ra một cách thức tận dụng gạch xây nhà có một không hai: thông qua một loạt các phản ứng hóa học, chuyên gia có thể biến gạch thường thành công cụ lưu trữ năng lượng, đủ nhiều để làm sáng được bóng đèn LED.

Nghiên cứu đã được đăng tải trên tạp chí khoa học Nature.

Vẫn phải nhấn mạnh rằng còn phải làm nhiều việc nữa trước khi ta thương mại hóa được những “viên gạch thông minh” này, nhưng các nhà khoa học cho rằng bằng chứng đầu tiên cho thấy chúng hoạt động được sẽ mở ra tương lai mới, nơi tường nhà có thể trở thành chính những cục pin năng lượng.

“Trong báo cáo khoa học, chúng tôi cho thấy lượng điện đủ nhiều để làm sáng bóng đèn khẩn cấp - những nguồn sáng thường được lắp trong hành lang hay vận hành cảm biến được gắn trong tường” - Julio M. D’Arcy, trợ lý giáo sư công tác tại Đại học Washington và một trong các tác giả nghiên cứu, cho hay.

“Bước tiếp theo là cố lưu trữ thêm nhiều năng lượng hơn, nhằm mục đích vận hành những thiết bị lớn hơn, đơn cử như laptop, với nguồn điện trực tiếp từ tường phát ra” - trợ lý giáo sư Julio M. D’Arcy nói thêm.

Cũng theo lời trợ lý giáo sư D’Arcy, các nhà nghiên cứu mới chỉ nghĩ tới việc dùng tường gạch để lưu trữ nhiệt, chứ chưa từng nghĩ tới việc biến thường thành pin. “Chúng tôi tận dụng chính bản chất viên gạch, đó là một mạng lưới rỗng của các vật chất rắn chắc”.

Để đưa điện vào gạch, các nhà nghiên cứu đưa vào trong khối gạch một loạt cách khí ga, cho chúng len lỏi vào các lỗ hổng hiển vi trong gạch. Khí ga tương tác với các thành phần hóa học có trong gạch, tạo ra một lớp màng sợi nano nhựa có tên PEDOT - một chất dẫn điện hiệu quả.

Quá trình này sẽ biến viên gạch có màu đỏ thành một khối có ánh xanh đen.        

Dù bản chất tương tự viên pin lưu trữ năng lượng, nhưng D’Arcy nói rằng “gạch thông minh” của họ giống với siêu tụ hơn - những thiết bị khác với pin ở một số điểm mấu chốt. Dù có thể chứa được một lượng lớn năng lượng, siêu tụ không giữ điện được lâu cũng như không cung cấp được một nguồn năng lượng ổn định như pin. “Pin có thể cho xe bạn chạy xa, nhưng siêu tụ lại cho phép bạn tăng tốc nhanh khi hết đèn đỏ”, trợ lý giáo sư D’Arcy so sánh. 

“Những viên gạch phủ PEDOT rất lý tưởng trong việc cung cấp năng lượng cho hệ thống chiếu sáng khẩn cấp khi chúng ta dùng chúng để xây dựng. Chúng tôi hình dung rằng điều này có thể trở thành hiện thực khi kết nối các viên gạch với pin mặt trời. Sẽ mất 50 viên gạch để chiếu sáng khẩn cấp trong 5 giờ." - ông Julio D'Arcy cho biết.

Sắc tố đỏ của sắt oxit hoặc gỉ sắt trong viên gạch rất cần thiết trong phản ứng nói trên. Quá trình này chuyển đổi những viên gạch bình thường thành siêu tụ điện, mang lại cho chúng khả năng lưu trữ năng lượng lớn hơn và có thể sạc, xả nhanh hơn so với pin. Quy trình đơn giản này có thể thực hiện với các viên gạch hoàn toàn mới hoặc tái chế những viên gạch cũ.

Trong cuộc thử nghiệm, các nhà nghiên cứu có thể sạc một cục gạch tới 3 Vôn trong 10 giây, giúp chiếu sáng một chiếc đèn LED màu xanh trong 10 phút. Nhóm nghiên cứu cũng đề xuất rằng những bức tường được xây từ các viên gạch này có thể chứa một khối năng lượng đáng kể. Hoạt động như một siêu tụ điện, những viên gạch có thể sạc lại hàng trăm nghìn lần mỗi giờ.

Những viên gạch thông minh này cũng hoạt động được dưới nước. Các nhà hoá học dự định không chỉ mở rộng quy mô mà còn kết nối những viên gạch với các nguồn năng lượng tái tạo như pin mặt trời để chạy một loạt các cảm biến vi điện tử và đèn chiếu sáng.

Các nhà khoa học coi những viên gạch thông minh này là giải pháp năng lượng sạch trong tương lai. Dù khả năng hiện tại của chúng không thể bằng được pin li-ion, nhưng những người lạc quan đã nghĩ ngay tới những căn nhà với mái lợp pin năng lượng Mặt Trời, và tường nhà là những viên gạch có khả năng lưu trữ điện năng. 

Khoa học đã chứng minh được việc một viên gạch lưu trữ được điện là khả thi, giờ việc cần làm là tối ưu hóa vật chất tạo nên một viên gạch, nhằm biến nó thành một cục pin - một viên gạch thông minh thực thụ.

(Theo Newsweek)