Chúng ta có thể đã biết tới năng lượng Mặt trời, gió, nước, địa nhiệt hay sóng biển. Nhưng ít ai để ý rằng, hơi nước trong khí quyển cũng có thể trở thành một nguồn cấp điện tái tạo cực kỳ tiềm năng trong tương lai gần.
Điều này nghe có vẻ phi lý nhưng hoàn toàn có thể trở thành sự thật nhờ cơ chế tương tác giữa các phân tử nước và bề mặt kim loại.
Giáo sư Colin Price đã hợp tác với giáo sư Hadas Saaroni và nghiên cứu sinh Judi Lax đến từ Phân hiệu Khoa học môi trường và Trái Đất thuộc Đại học Tel Aviv. Cả ba đã cùng phát triển một loại pin điện áp siêu nhỏ và chỉ sử dụng độ ẩm trong không khí để tạo ra điện.
Price cho biết: "Chúng tôi đã tìm cách tận dụng một hiện tượng xảy ra trong tự nhiên, đó là tạo ra điện từ nước. Nguồn điện trong giông bão chỉ được tạo ra bằng nước khi ở những giai đoạn khác nhau, ví như hơi nước, giọt nước và băng. Thời gian những đám mây hình thành là cách để chúng thu thập các giọt nước và tạo ra những tia lửa điện khổng lồ, cụ thể là tia sét".
Mục tiêu của các nhà nghiên cứu không phải là tạo ra hiện tượng phóng điện mà là để xem liệu viên pin nhỏ của họ có thể sạc được bằng hơi nước trong không khí hay không. Và cuối cùng thử nghiệm của họ đã thành công.
Trên thực tế nghiên cứu dựa khá nhiều vào những phát hiện và quan sát từ thời xưa. Vào thế kỷ 19, nhà vật lý người Anh Michael Faraday đã quan sát thấy những giọt nước có thể tích điện trên các bề mặt kim loại do ma sát. Hay như một vài nghiên cứu gần đây xác nhận, một số kim loại có thể tích điện nếu chúng tiếp xúc với độ ẩm.
Để thử nghiệm nguyên mẫu pin, nhóm nghiên cứu đã tiến hành một thí nghiệm xác định điện áp giữa hai kim loại khác nhau khi tiếp xúc với độ ẩm cao. Một trong những kim loại này được nối đất.
Giáo sư Price giải thích: "Chúng tôi thấy rằng không có điện áp giữa chúng trong trường hợp không khí khô. Nhưng khi độ ẩm tương đối tăng lên trên 60%, điện áp bắt đầu phát triển trên bề mặt kim loại. Khi chúng tôi hạ thấp độ ẩm xuống dưới 60%, điện áp ngay lập tức biến mất. Khi chúng tôi thực hiện thí nghiệm bên ngoài trong điều kiện tự nhiên, chúng tôi cũng thấy kết quả tương tự".
Price nhấn mạnh: "Nước là một phân tử rất đặc biệt. Trong quá trình va chạm giữa các phân tử, nó có thể truyền một điện tích từ phân tử này sang phân tử khác. Thông qua ma sát, nó có thể tạo ra một loại tĩnh điện. Chúng tôi đã cố gắng tái tạo điện trong phòng thí nghiệm và phát hiện ra rằng, các bề mặt kim loại bị cô lập khác nhau sẽ tích tụ các lượng điện tích khác nhau từ hơi nước trong khí quyển. Nhưng đó là chỉ khi độ ẩm không khí tương đối trên 60%".
Nguồn năng lượng tái tạo dồi dào ở các nước đang phát triển
Một tin vui là điều kiện để tạo ra điện năng trong nghiên cứu trên thường thấy chủ yếu ở các nước đang phát triển, đặc biệt là vùng nhiệt đới ẩm luôn có độ ẩm từ 60% trở lên.
Giờ đây độ ẩm chính xác là một nguồn năng lượng có thể tái sử dụng và sản xuất liên tục. Nhóm nghiên cứu chỉ ra, không khí ẩm có thể sử dụng để sạc các bề mặt với điện áp xấp xỉ 1V. Ngoài ra phương pháp này có thể dùng như một cách hữu hiệu để cung cấp điện tới vùng sâu vùng xa, nơi lưới điện khó có thể vươn tới.
Price tin rằng, trong tương lai chắc chắn sẽ có những viên pin có thể sạc được bằng hơi nước trong không khí.
Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Scientific Reports hồi tháng 5 vừa qua.
Tham khảo InterestingEngineering