Buzz
Công nghệ độc đáo này mang đến những kỳ vọng gì?
Các kỹ sư tại Đại học California, Davis (Mỹ) đã giới thiệu một thiết bị khai thác hiệu ứng làm mát tự nhiên của bầu trời về đêm để tạo ra nguồn năng lượng bền vững.
Công nghệ đột phá này có tiềm năng thay đổi hoàn toàn cách con người sản xuất điện, đặc biệt hữu ích cho những khu vực xa xôi hoặc không có kết nối lưới điện.
Giáo sư Jeremy Munday - tác giả chính của phát minh - đang cầm trên tay một động cơ Stirling. (Ảnh: Mario Rodriguez, Trường Kỹ thuật UC Davis.)
Phát minh này thực chất là một dạng máy móc mang tên động cơ Stirling.
Nguyên lý hoạt động của động cơ Stirling dựa trên sự chênh lệch nhiệt độ mà nó tận dụng. Khác với nhiều loại động cơ yêu cầu mức chênh lệch nhiệt lớn, động cơ Stirling vẫn vận hành tốt dù mức chênh lệch nhiệt chỉ ở mức nhỏ, chẳng hạn như giữa một ly cà phê nóng và môi trường xung quanh.
Thông thường, động cơ Stirling được nối trực tiếp với một nguồn nhiệt ở một bên và môi trường mát hơn ở phía còn lại.
“Nếu bạn chỉ đặt nó lên bàn, thiết bị sẽ không thể tự tạo ra điện vì mọi bề mặt đều có cùng mức nhiệt”, tác giả chia sẻ.
Một phương thức tạo điện vô cùng độc đáo
Nhóm nghiên cứu tại Đại học California, Davis đã nâng cấp động cơ Stirling để tạo ra điện bằng cách khai thác hiệu ứng làm mát tự nhiên sau khi mặt trời lặn. Ở những nơi như sa mạc, không khí khô và bầu trời quang đãng khiến mặt đất giữ lại lượng nhiệt hấp thụ ban ngày, trong khi không khí bên trên lại lạnh đi nhanh chóng. Điều này tạo ra sự chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt đất ấm và lớp không khí mát ở phía trên.
Ảnh minh họa được tạo bởi AI.
Đội ngũ kỹ sư đã tinh chỉnh động cơ Stirling bằng cách bổ sung một tấm vật liệu cách nhiệt đặc biệt giúp tách biệt hai vùng nhiệt độ này.
Tiếp đó, họ đặt động cơ Stirling (về cơ bản gồm một piston vận hành bánh đà) lên tấm vật liệu đóng vai trò như một ăng-ten tỏa nhiệt và bố trí toàn bộ thiết bị trên mặt đất ngoài trời vào ban đêm. Lúc này, mặt đất trở thành vùng nhiệt ấm, trong khi ăng-ten thu nhận luồng không khí lạnh từ không gian.
Thiết kế này giúp động cơ khai thác sự chênh lệch nhiệt độ để tạo ra mức công suất đáng kể, ngay cả trong điều kiện hoàn toàn không có ánh sáng mặt trời.
Một năm thử nghiệm vào ban đêm cho thấy thiết bị Stirling cỡ nhỏ này có thể tạo ra ít nhất 400 miliwatt công suất cơ học trên mỗi mét vuông. Trong thực tế, nhóm nghiên cứu đã dùng nó để cấp điện trực tiếp cho một chiếc quạt, đồng thời kết nối với động cơ điện nhỏ nhằm tạo ra dòng điện.
Các kết quả thử nghiệm chứng minh rằng hoàn toàn có thể sản xuất điện hữu ích từ bầu trời đêm. Nhờ tận dụng sự chênh lệch nhiệt độ tự nhiên, thiết bị mở ra một giải pháp năng lượng thay thế đầy triển vọng, đặc biệt phù hợp cho các khu vực có độ ẩm thấp và bầu trời luôn trong xanh.
UC Davis đã nộp đơn xin cấp bằng sáng chế tạm thời cho công trình nghiên cứu này. Chi tiết nghiên cứu được đăng tải trên tạp chí Science Advances ngày 12 tháng 11.
