Biến gạch nâu đỏ thành nơi tích trữ điện năng giống như pin

Gạch được lựa chọn để xây nhà vì nhiều lý do, trong đó nổi bật là khả năng chống chịu áp suất cao và nhiệt độ chênh lệch. Chúng có thể chịu được mức nhiệt độ dao động mà không bị co, giãn hay cong vênh. Có thể nói chúng hấp thụ nhiệt rất tốt, bền và có thể được tái sử dụng. Và theo một nghiên cứu mới đăng tải trên tạp chí Nature Communications, các nhà khoa học đã tìm ra tác dụng mới của gạch, đó là lưu trữ năng lượng.

Gạch có màu đỏ nâu bắt nguồn từ hematit, một oxit sắt thường được tìm thấy trong đá và đất, thứ mà con người đã sử dụng để làm chất tạo màu từ hơn 73.000 năm trước. Điều thú vị là hematit cũng được sử dụng tại các cơ sở lưu trữ năng lượng hiện đại. Với ý nghĩ đó, các nhà hóa học là tác giả của nghiên cứu trên đã phát triển một phương pháp sửa đổi các viên gạch để cho phép chúng lưu trữ điện năng, nhằm mục đích cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện.

Giờ đây, các nhà hóa học đã phát triển một phương pháp để cải tiến viên gạch thông thường thành “viên gạch thông minh” có thể tích trữ năng lượng cung cấp cho các thiết bị.

Những viên pin làm từ gạch này có thể được sạc trong 13 phút, tuổi thọ tương đương 10.000 lần sạc. Tuy nhiên, hiện tại những viên gạch chưa thể tích trữ nhiều năng lượng.

Julio D’Arcy, trợ lý giáo sư hóa học Đại học Washington, cho biết 50 viên gạch có thể trữ đủ điện để thắp sáng bóng đèn khẩn cấp 3 W trong 50 phút (tương đương đèn bàn LED), tuy nhiên cường độ ánh sáng sẽ giảm theo thời gian.

Trợ lý giáo sư hóa học, Tiến sĩ Julio D’Arcy cho biết: “Phương pháp của chúng tôi áp dụng với gạch thông thường hoặc gạch tái chế, và chúng tôi cũng có thể tự làm ra viên gạch của mình.

“Trên thực tế, công trình mà chúng tôi đăng trên Tạp chí Nature bắt nguồn từ những viên gạch đã mua tại cửa hàng Home Depot ngay tại Brentwood, Missouri, Mỹ. Mỗi viên gạch có giá 65 xu”, ông nói.

Những viên pin cục gạch này có thể có thể cung cấp năng lượng cho đèn LED

Tiến sĩ Julio D’Arcy và các đồng nghiệp của ông đã sử dụng một loại polymer dẫn điện đặc biệt gọi là PEDOT để biến những viên gạch thành nguồn dự trữ năng lượng. Đầu tiên, họ lấy những viên gạch đỏ thông thường, loại thường được dùng để xây nhà và nung chúng bằng hơi axit.

Công đoạn này đã hòa tan khoáng chất oxit sắt trong gạch, khoáng chất vốn tạo cho gạch màu đỏ. Sau đó, các nhà nghiên cứu thêm các hợp chất khác, phản ứng với oxit sắt hòa tan. Kết quả cuối cùng là những viên gạch được tạo thành một mạng lưới các sợi PEDOT nhỏ, dẫn điện. Sau khi xử lý, gạch có màu xanh nâu sẫm thay vì màu đỏ.

Sau đó, các nhà nghiên cứu phủ sơn epoxy lên những viên gạch để chống thấm nước. Những viên gạch phủ polyme này có thể được nối với nguồn điện để sạc. Chúng tích trữ đủ năng lượng để ba viên gạch nhỏ, mỗi viên có kích thước khoảng 4 x 3 x 1 cm, có thể cung cấp năng lượng cho đèn LED xanh chiếu sáng trong khoảng 10 phút với một lần sạc. Gạch có thể được sạc 10.000 lần mà không bị mất quá 10% dung lượng lưu trữ.

Tiến sĩ D’Arcy cho biết, sắc tố đỏ trong gạch – oxit sắt, hoặc gỉ sắt là yếu tố cần thiết để kích hoạt phản ứng trùng hợp. Tính toán của các nhà nghiên cứu cho thấy rằng những bức tường làm bằng những viên gạch lưu trữ năng lượng này có thể lưu trữ một lượng năng lượng đáng kể.

Tường và các tòa nhà bằng gạch chiếm một lượng lớn không gian, nếu có thêm chức năng lưu trữ điện thì con người có thể được tận dụng nó được tốt hơn.

Trước đó, một số kiến ​​trúc sư và nhà thiết kế đã công nhận khả năng hấp thụ và lưu giữ nhiệt mặt trời của gạch. Và đây là lần đầu tiên các nhà khoa học thử sử dụng gạch làm việc khác ngoài chức năng làm khối nhiệt để sưởi ấm và làm mát.

“Gạch phủ PEDOT là khối xây dựng lý tưởng có thể cung cấp năng lượng cho hệ thống chiếu sáng khẩn cấp”, Tiến sĩ D’Arcy nói.

“Chúng tôi hình dung rằng điều này có thể trở thành hiện thực khi bạn kết nối các viên gạch với tấm pin mặt trời, có thể cần đến 50 viên gạch để tương đương tải trọng của một tấm pin. 50 viên gạch này có thể cung cấp năng lượng chiếu sáng khẩn cấp trong 5 giờ”, ông D’Arcy cho biết.

Hiện cách duy nhất để tăng trữ lượng điện là tăng số viên gạch, tuy nhiên theo D’Arcy, đó không phải giải pháp tối ưu bởi phủ khí cho nhiều viên gạch sẽ tốn thêm chi phí.

Viên pin bằng gạch có thể cấp điện cho các thiết bị nhỏ như máy dò CO2. Tuy nhiên các nhà khoa học muốn tăng trữ lượng điện của gạch cho bằng với pin lithium, mục đích chính là tích hợp vào những ngôi nhà sử dụng điện mặt trời, đóng vai trò nguồn năng lượng dự phòng khi hệ thống điện chính gặp sự cố.

Ngọc Linh (t/h)