Buzz
Các nhà khoa học Trung Quốc đang phát triển thiết bị mở ra cánh cửa cho nguồn năng lượng sạch mới, lấy cảm hứng từ nguyên lý hoạt động của đồ chơi cổ điển.
Một nhóm nhà khoa học Trung Quốc đã tạo ra một thiết bị mới có khả năng mở ra cánh cửa cho nguồn năng lượng sạch mới - một động cơ có thể cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện tử nhỏ thông qua quá trình bốc hơi nước.
Thiết bị này có thể hoạt động với chỉ 100ml nước làm nhiên liệu trong 50 giờ và tạo ra năng lượng đầu ra lên tới 100 volt, một con số đáng kể so với các nghiên cứu trước đó về chuyển đổi năng lượng bốc hơi thành điện năng.
Trong bài báo đăng trên tạp chí Device, nhóm nghiên cứu đã nói: “Năng lượng từ bốc hơi có thể tương đương với năng lượng mặt trời trên bề mặt Trái Đất, mở ra nhiều cơ hội về năng lượng tái tạo.
Sử dụng mẫu thử của máy phát điện, chúng tôi đã cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện tử nhỏ như màn hình LCD, cảm biến nhiệt độ và máy tính trong điều kiện sử dụng nước làm nhiên liệu”.
Nhóm nghiên cứu bao gồm các nhà khoa học từ Đại học Công nghệ Hoa Nam ở Quảng Châu, Đại học Bách khoa Hong Kong và Đại học Thành phố Hong Kong.
Ý tưởng của họ được lấy cảm hứng từ món đồ chơi khoa học cổ điển 'Con chim tự uống nước', nơi một chiếc mũ liên tục được nhúng vào nước để tạo ra chuyển động nhờ nguyên lý nhiệt động lực học.
Albert Einstein đã dành 3 tháng rưỡi để nghiên cứu mà không có kết quả. Bây giờ, cơ chế đằng sau món đồ chơi cổ điển này được sử dụng để tạo ra nguồn năng lượng tái tạo mới.
Món đồ chơi bao gồm 2 bóng thủy tinh nối với nhau bằng một ống thủy tinh dài, trong đó bóng dưới chứa chất lỏng có nhiệt độ sôi 40 độ C. Bóng thủy tinh trên có một 'mỏ' được bọc bằng vật liệu giống như nỉ.
Để bắt đầu chuyển động uống nước, mỏ của con chim được nhúng vào một cốc nước. Nước tiếp xúc với vải nỉ bắt đầu bốc hơi, làm cho đầu của con chim mát hơn phần dưới. Khi đầu của con chim nguội xuống, hơi nước từ chất lỏng trong ống ngưng tụ, tạo ra áp suất bên trong đầu giảm so với dưới.
Sự chênh lệch áp suất khiến chất lỏng dưới đáy dâng lên đầu. Khi đầu trở nên nặng hơn, nó sẽ nhấn chìm đầu vào cốc nước. Khi nghiêng về phía trước, chất lỏng sẽ trở lại và con chim sẽ trở lại tư thế thẳng đứng. Khi hơi nước tiếp tục bốc hơi từ đầu, con chim sẽ lắc lư và tiếp tục uống nước liên tục.
Sự tò mò kéo dài hàng thập kỷ đã làm cho nhóm nghiên cứu quyết định đưa phát minh này lên một tầm cao mới, bằng cách thu thập năng lượng cơ học từ cả hai bên của con chim.
“Chúng tôi sử dụng một động cơ nhiệt tự nhiên hoạt động bằng nguyên lý bốc hơi lấy cảm hứng từ đồ chơi chim uống nước để chuyển ẩn nhiệt bay hơi thành chuyển động tần số chậm, sau đó chuyển năng lượng cơ học thành điện năng thông qua máy phát điện nano ma sát chuyên dụng,” nhóm nghiên cứu cho biết.
Giáo sư Wang Zuankai từ Đại học Bách khoa Hong Kong, dẫn đầu nhóm nghiên cứu, cho biết nghiên cứu của họ là bước chứng minh cho một lý thuyết, nhóm hy vọng phát triển các thiết bị có thể chuyển đổi năng lượng bốc hơi nước thành năng lượng điện hiệu quả hơn.
“Chúng ta có thể xếp hàng chục mô hình chim uống nước mini được in 3D thành một tổ để tạo ra điện đồng thời,” ông Wang nói.
Một phương pháp khác để con chim “uống nước” là chiếu ánh sáng mặt trời vào bóng thủy tính phía sau, bóng thủy tính này có thể được phủ bằng vật liệu quang nhiệt. Nhiệt từ ánh sáng mặt trời sẽ khiến chất lỏng bên trong bốc hơi và lại tạo ra hoạt động cơ học.
“Bằng cách này, chúng ta có thể chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành điện,” ông nói. “Vì chất lỏng nằm bên trong ống nên nó sẽ không thất thoát trong quá trình bay hơi”.
Ông Wang cũng nói thêm rằng nhóm nghiên cứu cũng có thể áp dụng một cấu trúc trước đó vào ống của con chim để đẩy nhanh quá trình dịch chuyển chất lỏng nhằm tạo ra nhiều điện năng hơn.
