Loại pin đặc biệt có thể cung cấp năng lượng theo ý muốn
Các nước đang phát triển là những nơi được Mặt Trời chiếu sáng rất nhiều vào thời gian ban ngày. Tuy nhiên, tại đây, năng lượng Mặt Trời ít được khai thác và không có những thiết bị trữ năng lượng rẻ tiền nào có thể lưu được năng lượng Mặt Trời dùng cho buổi tối.
Kết quả là những bữa tối ở đây thường được nấu bằng than, củi, khí ga trong khi năng lượng Mặt Trời chỉ được sử dụng để cung cấp điện năng vào ban ngày. Điều này khiến những nỗ lực trong việc phổ biến năng lượng Mặt Trời trở nên vô nghĩa.
Tiến sĩ Grace Han đang cầm trên tay vật liệu hóa học mới được dùng làm pin trữ năng lượng nhiệt rất hiệu quả. (Ảnh: Melanie Gonick/MIT).
Nhưng mới đây, các nhà nghiên cứu tại Viện nghiên cứu Công nghệ Massachusetts (MIT) đã phát triển một loại vật liệu hóa học tổng hợp mới. Loại vật liệu này có thể được dùng để trữ năng lượng Mặt Trời thu được trong ngày thành một loại pin nhiệt, và giải phóng năng lượng ra khi cần thiết. Loại pin này có thể được dùng để nấu ăn hoặc đun nước vào buổi tối.
Cách lưu trữ năng lượng của loại pin này chính là sử dụng vật liệu đổi trạng thái (PCM): khi nguồn nhiệt đưa vào, nó sẽ làm nóng vật liệu và sẽ biến dạng từ thể rắn sang thể lỏng để có thể lưu được năng lượng. Khi mà vật liệu PCM được làm mát xuống dưới điểm nhiệt nóng chảy, nó trở lại thành một vật thể rắn, lúc bấy giờ năng lượng lưu trữ sẽ được giải phóng dưới dạng nhiệt.
Có rất nhiều chất khác cũng là vật liệu thay đổi trạng thái, như sáp hoặc acid béo được sử dụng trong các phản ứng nhiệt độ thấp, hay muối nóng chảy được sử dụng ở các phản ứng nhiệt độ cao. Tuy nhiên, tất cả các vật liệu PCM hiện nay đều cần một chất cách nhiệt bọc xung quanh, vì các vật liệu khi thay đổi trạng thái một cách không kiểm soát sẽ bị mất nhiệt tương đối nhanh.
Thay vào đó vật liệu mới của các nhà nghiên cứu sử dụng một bộ thay đổi phân tử nó sẽ thay đổi hình dạng khi phản ứng với ánh sáng Khi được tích hợp vào vật liệu PCM, nhiệt độ khiến thay đổi trạng thái sẽ được thay bằng ánh sáng, điều này giúp vật chất chuyển được trạng thái ở mức nhiệt độ thấp hơn so với mức nhiệt độ nóng chảy ban đầu.
Quá trình thay đổi trạng thái của vật chất từ rắn sang lỏng để hấp thụ nhiệt và từ lỏng sang rắn để giải phóng năng lượng. (Ảnh: MIT).
Nghiên cứu này được tiến hành bởi tiến sĩ Grace Han và Huashan Li cùng Giáo sư Jeffrey Grossman, đã được công bố trên tạp chí Nature Communications.
“Khó khăn với vật liệu làm pin nhiệt chính là nhiệt độ cao khiến chúng thay đổi quá nhanh một cách không kiểm soát được. Vậy nên nhóm chúng tôi tiến hành thay đổi cấu trúc phân tử để chúng chỉ bị tác động bởi ánh sáng chứ không phải nhiệt độ cao, qua đó nó có thể trữ pin hoặc giải phóng năng lượng bằng cách kích hoạt nguồn sáng”, Grossman giải thích.
Để tạo ra được loại vật chất mới này, các nhà nghiên cứu đã kết hợp các acid béovới một hợp chất hữu cơ giúp nó phản hồi được sự tương tác của ánh sáng. Bằng sự kết hợp này, những thành phần nhạy sáng sẽ thay đổi tính chất tiếp xúc nhiệt của các thành phần khác trong khối vật chất, khiến cả khối sẽ có khả năng tương tác được với ánh sáng.
Vật liệu mới này có thể hấp thu nhiệt từ bất cứ nguồn phát nhiệt nào chứ không nhất thiết là từ Mặt Trời “Những nguồn nhiệt luôn có sẵn ở quanh ta. Mục đích của nghiên cứu này chính là sử dụng nguồn nhiệt từ quá trình công nghiệp, từ xe cộ lưu thông trên đường... để tránh lãng phí chúng”, tiến sĩ Han cho biết.
Loại pin này có thể trữ được năng lượng trong vòng 10 giờ, so với các thiết bị có kích thước nhỏ tương tự thì chỉ lưu được vài phút. Ngoài ra, mật độ năng lượng lưu trữ được cũng rất lớn. Nhiệt độ thấp nhất mà thiết bị vẫn có thể chịu được để giữ nhiệt bên trong là 10 độ C.
Sản phẩm mới này đang được các nhà đầu tư ở Ấn Độ chú ý đến. Quốc gia tỷ dân này là một nơi nằm gần xích đạo nhận được rất nhiều ánh sáng Mặt Trời và từ lâu nổi tiếng với tỷ lệ sử dụng năng lượng Mặt Trời ở các hộ gia đình rất cao. Hiện các nhà nghiên cứu đang tiến hành hoàn thiện để sớm thương mại hóa sản phẩm hữu ích này.
- Phát triển AI hỗ trợ đọc dịch ngôn ngữ cổ đại (Thứ bảy, 17:31:00 11/07/2020)
- Xây cụm nhà ở bằng công nghệ in 3D đầu tiên trên thế giới... (Thứ sáu, 14:31:08 08/06/2018)
- Giật mình "bảo bối" điều khiển thời tiết, gây thiên... (Thứ Ba, 20:43:02 05/06/2018)
- Đánh thức tế bào "ngủ đông" giúp não tự chữa lành... (Thứ Hai, 18:26:09 04/06/2018)
- Chẳng ai ngờ xe kéo gắn súng phun lửa lại là công cụ trừ cỏ... (Thứ bảy, 12:00:08 02/06/2018)
- Việt Nam nhập công nghệ biến rơm thành xăng máy bay (Thứ sáu, 20:10:00 01/06/2018)
- Hệ thống tạo mưa lớn nhất thế giới của Trung Quốc (Chủ nhật, 22:47:00 27/05/2018)
- Tìm ra cách chế tạo thịt từ phòng thí nghiệm mà không cần... (Thứ Ba, 08:01:08 22/05/2018)
- Công nghệ mới biến bột nhựa thải của bo mạch điện tử... (Thứ bảy, 15:16:02 12/05/2018)
- Tại sao nước nóng lại đóng băng nhanh hơn nước lạnh? Các nhà... (Thứ tư, 12:58:03 09/05/2018)
- Điều gì sẽ xảy ra nếu bạn ngưng gội đầu trong vòng một năm?
- 7 thảm họa thiên nhiên có thể sắp xảy ra
- Sự thật về chế độ máy bay và 20 bí mật về điện thoại của bạn
- 7 bí ẩn trên Trái đất đã khiến khoa học đau đầu cả nghìn năm qua mà vẫn chưa có lời giải
- Các nhà thiên văn học bó tay trước sự tồn tại của hành tinh này
-
Cơ hội hiếm hoi quan sát hành tinh màu xanh da trời vài ngày tới
Thứ tư, 20:00:01 20/01/2021
-
EU cho hay: "Sâu bột an toàn, người có thể ăn được"
Thứ Ba, 23:30:01 19/10/2021
-
Hệ sao kỳ quái chưa từng thấy cách Trái đất 1.800 năm ánh sáng
Thứ Ba, 22:50:09 19/01/2021
-
Loài người có thể đơn độc trong vũ trụ
Thứ Ba, 22:35:04 19/01/2021
-
Chuyện về con nhện đi săn nhện: Thạo binh pháp như "Gia Cát Lượng", đầy mưu hèn kế bẩn để săn mồi bằng mọi giá
Thứ Ba, 21:27:00 19/01/2021
-
Bức thư tiết lộ những năm cuối đời đầy đau đớn của Napoléon
Thứ năm, 21:35:01 14/01/2021
-
Tàu chở hàng SpaceX lần đầu tự động tách khỏi trạm ISS
Thứ năm, 21:16:04 14/01/2021
-
Phát hiện chuẩn tinh cách Trái đất hơn 13 tỷ năm ánh sáng
Thứ năm, 20:45:07 14/01/2021