Phương thức mới biến khí thải xe hơi thành điện năng hữu ích

Phát hiện mới này có thể tạo ra những năng lượng hữu ích từ nhiệt trong những thứ tưởng bỏ đi như khí thải xe hơi, tàu thăm dò không gian liên hành tinh và các quy trình xả thải trong ngành công nghiệp.

Joseph Heremans, Giáo sư kỹ thuật cơ khí – hàng không vũ trụ và Học giả nổi tiếng về Công nghệ nano của Đại học bang Ohio cho biết: “Nhờ có phát hiện này, chúng ta có thể tạo ra nhiều năng lượng điện hơn từ nhiệt ngày nay. Đó là điều mà cho đến bây giờ, không ai nghĩ là có thể làm được”.

Ảnh minh họa

Phát hiện này dựa trên các hạt nhỏ gọi là paramagnons – các bit không hoàn toàn là nam châm, nhưng mang trong nó một lượng từ thông. Điều này rất quan trọng, bởi vì khi nam châm bị nung nóng, mất đi lực từ và trở thành thứ gọi là thuận từ. Một dòng từ tính sẽ tạo ra một loại năng lượng gọi là nhiệt điện kéo bằng điện từ – loại năng lượng trước đây chưa từng được phát hiện ra trong các nghiên cứu ở nhiệt độ phòng.

Nam châm là phần quan trọng thu thập năng lượng từ nhiệt: Khi một mặt của nam châm được nung nóng, mặt còn lại – mặt lạnh – chứa nhiều từ tính hơn, sinh ra spin, đẩy các điện tử trong nam châm và sản sinh điện. Tuy nhiên, nghịch lý là khi nam châm nóng lên, chúng mất hầu hết các tính chất từ tính, biến chúng thành thuận từ. Có nghĩa là, cho đến khi có phát hiện này, không ai nghĩ đến việc sử dụng thuận từ để thu nhiệt vì các nhà khoa học nghĩ rằng thuận từ không thể thu năng lượng.

Những gì chúng tôi tìm thấy là một phương pháp mới tinh để thiết kế chất bán dẫn nhiệt điện – vật liệu chuyển đổi nhiệt thành điện. Nhiệt điện thông thường mà chúng ta đã có trong hơn 20 năm qua có thể kém hiệu quả hay cung cấp cho chúng ta quá ít năng lượng, vì vậy chúng không thực sự được sử dụng rộng rãi. Phát hiện này sẽ thay đổi điều đó” – Heremans nói.

Tuy nhiên, nghịch lý đưa ra là khi nam châm nóng lên, chúng mất hầu hết các tính chất từ tính, biến chúng thành paramagnet. Heremans gọi chúng là “nam châm không hoàn toàn”. Điều đó có nghĩa là, cho đến khi nghiên cứu này được tìm ra, không ai nghĩ đến việc sử dụng paramagnets để thu hoạch nhiệt năng vì các nhà khoa học nghĩ rằng paramagnets không có khả năng thu thập năng lượng. Tuy nhiên, điều mà nhóm nghiên cứu tìm thấy là các paramagnons chỉ đẩy các electron trong một phần triệu của một phần triệu giây – đủ lâu để tạo ra các máy thu năng lượng khả thi.

Minh Anh (T/h)