Mỹ: Tạo ra điện từ không khí nhờ dây dẫn nano sinh ra từ vi khuẩn

Các nhà nghiên cứu từ Đại học Massachusetts Amherst vừa tìm ra cách tạo được dòng điện từ không khí ẩm. Đột phá mới này của họ có sự đóng góp quan trọng của một con vi khuẩn.

Thiết bị tạo ra điện từ không khí có tên gọi là “Air-gen”, hoạt động được khi nước trong không khí quanh nó phản ứng với những sợi tơ dẫn điện nhỏ mức hiển vi sinh do vi khuẩn tổng hợp nên.

Thiết bị này có thể hoạt động trong nhiều tháng và trong nhiều môi trường, kể cả trong bóng tối, trong nhà kín và thậm chí cả những nơi khô cằn như sa mạc Sahara. Trong tương lai, một công nghệ như vậy có thể sạc tất cả các thiết bị điện gia dụng. Việc tạo ra công nghệ này cũng có ý nghĩa quan trọng đối với tương lai của năng lượng tái tạo, biến đổi khí hậu và tương lai của y học.

“Chúng tôi thực sự tạo ra điện từ không khí mỏng. Air-gen tạo ra năng lượng sạch 24/7. Đây là ứng dụng tuyệt vời”, kỹ sư điện Jun Yao từ Đại học Massachusetts nói.

Cơ chế hoạt động của Air-gen chỉ cần một cuộn dây nano protein mỏng chưa đầy 10 micron. Phía cuối cuộn phim là một điện cực trong khi điện cực khác nhỏ hơn sẽ bao phủ chỉ phần nhỏ của cuộn dây nano ở trên đỉnh. Cuộn dây nano protein này hút nước bốc hơi từ không khí. Sự phối hợp giữa hóa chất bề mặt của cuộn dây nano protein cùng khe hở giữa dây nano đã hình thành điều kiện kể sản sinh dòng diện giữa 2 điện cực.

Air-gen có giá thành thấp, không gây ô nhiễm và có thể tái chế. Air-gen không cần Mặt Trời hay gió và hoạt động được trong phòng kín hoặc nơi có độ ẩm thấp. Ông Jun Yao còn nhấn mạnh: “Air-gen có thể sản xuất năng lượng sạch 24/7”.

Cấu tạo chính thiết bị là một cuộn dây nano protein mỏng chưa đầy 10 micron được nối vào 2 điện cực. Cuộn dây nano dẫn điện, cùng lớp hóa chất trên bề mặt và khe hở giữa các dây đã tạo ra những điều kiện để sản sinh ra dòng điện giữa hai cực.

Ảnh minh họa

Ưu điểm của công nghệ nói trên so với việc sử dụng năng lượng Mặt trời hoặc năng lượng gió là nó độc lập với thời tiết và hoạt động ngay cả trong nhà. Air-gen chỉ cần một màng mỏng gồm các dây nano protein dày dưới 10 micron. Đế của màng bao gồm một điện cực, và một điện cực nhỏ hơn bao phủ một phần màng từ phía trên. Màng hấp thụ bụi nước từ không khí. Sự kết hợp giữa tính dẫn điện và hóa học của các dây protein, cũng như lỗ rỗng giữa các dây tạo ra điều kiện phát sinh điện áp trong thời gian ít nhất hai tháng.

Nhóm nghiên cứu cho biết, một máy phát điện như vậy có thể cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện nhỏ. Do đó, nhóm đang có kế hoạch tạo ra một miếng dán nhỏ gồm các dây nano để có thể cung cấp năng lượng cho các thiết bị y tế gọn nhẹ, máy theo dõi thể dục và đồng hồ thông minh để giảm bớt dần việc sử dụng pin.

Nghiên cứu trước đây đã chứng minh việc tạo ra năng lượng thủy điện bằng cách sử dụng các loại vật liệu nano khác chẳng hạn như graphene, nhưng những nỗ lực đó phần lớn chỉ tạo ra những vụ nổ điện ngắn, có lẽ chỉ kéo dài trong vài giây.

Ngược lại, Air-gen tạo ra điện áp duy trì khoảng 0,5 volt, với mật độ hiện tại khoảng 17 microamper trên mỗi cm vuông. Đó không phải là nhiều năng lượng, nhưng nhóm nghiên cứu nói rằng việc kết nối nhiều thiết bị có thể tạo ra đủ năng lượng để sạc các thiết bị nhỏ như điện thoại thông minh và các thiết bị điện tử cá nhân khác. Điều đặc biệt là tất cả đều không có chất thải và không sử dụng gì ngoài độ ẩm xung quanh.

Nhà nghiên cứu Lovley mong rằng, công nghệ sản xuất điện mới này sẽ giúp con người từ bỏ nhiên liệu tái tạo, nhất là trong tình hình Trái Đất đang phải đối mặt với tình hình biến đổi khí hậu nghiêm trọng. Hiện tại, các nhà khoa học đang tìm cách tăng quy mô hệ thống tạo điện với mục đích thu được nhiều năng lượng hơn.

Ngọc Linh (t/h)