Tháng 10, 2017
Thứ ba
Chủ Nhật, ngày 18/10/2015 06:03 AM (GMT+7)

Biến tảo độc thành pin dung lượng lớn

Công nghệ này có thế tạo ra một nguồn năng lượng thay thế năng lượng hóa thạch và giảm thiểu tác hại của tảo độc đối với môi trường.

Loại pin duy nhất mà chúng ta đang sử dụng hiện nay là pin điện hóa, một thiết bị tạo ra năng lượng điện từ các phản ứng hóa học. Dung lượng của loại pin này về cơ bản là rất thấp, ngay cả khi nó chỉ được sử dụng để cung cấp năng lượng cho một chiếc iPhone hay chiếc máy ảnh kỹ thuật số. Về cấu tạo, loại pin này thường được làm bằng một cặp điện cực: một đầu là kim loại (chẳng hạn như lithium), và một đầu là phi kim loại (ví dụ như carbon).

Mới đây, một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Wayne State University ở Detroit đã tìm cách nghiên cứu công nghệ sản xuất pin theo một hướng khác biệt, đó là biến các loại tảo độc hại với môi trường thành các cặp điện cực với chi phí thấp, dung lượng cao, có thể được sử dụng trong pin natri-ion.

Biến tảo độc thành pin dung lượng lớn - 1

Tảo có trong tự nhiên (theo Janelle Lugge/Shutterstock)

Đôi lúc, tảo phát triển ngoài tầm kiểm soát của chúng ta. Chúng có thể nhận được nguồn cung quá mức các chất dinh dưỡng từ tự nhiên hoặc từ các hóa chất công nghiệp và nông nghiệp bị rò rỉ vào ao, sông, hồ. Khi số lượng tảo lớn, chúng thường giải phóng các chất độc hại với nồng độ cao vào môi trường nước và giết chết cá, động vật có vú hay cả chim chóc. Sự phát triển quá mức này của tảo màu màu xanh pha giữa xanh nước biển và xanh lá (tên khoa học là cyanobacteria) được giới khoa học đánh giá là sự bùng nổ của tảo độc (tên viết tắt trong tiếng anh là HAB).

Hồ Erie, một trong hồ lớn nhất tại Bắc Mỹ đã phải gánh chịu nhiều đợt xâm lấn của HAB vào tháng tám năm ngoái. Hệ thống nước độc hại đến mức nửa triệu người dân ở gần Toledo, Ohio phải rời đi vì  không có nước sử dụng trong một khoảng thời gian. Trong khi hầu hết các nhà nghiên cứu chỉ đề cập đến những thiệt hại về môi trường khi HAB tấn công thì một nhóm các nhà khoa học - dẫn đầu bởi Tiến sĩ kỹ sư môi trường Da Deng - có cách tiếp cận hoàn toàn khác.

Biến tảo độc thành pin dung lượng lớn - 2

Chế tạo điện cực trong pin từ tảo

Trong một chuỗi các thí nghiệm mà nhóm của ông thực hiện, nhóm đã tiến hành nướng tảo trong khí argon ở nhiệt độ lên tới 1.000o C. Việc làm này đã chuyển đổi các cyanobacteria thành một vật liệu được gọi là "carbon cứng", có dung lượng lớn và có thể sử dụng để thay thế cho than chì vốn được sử dụng trong hầu hết các loại pin hiện nay.

Nghiên cứu này mới chỉ dừng lại về mặt lý thuyết, nó vẫn chưa được thử nghiệm trên một quy mô lớn hơn. Tuy nhiên, nghiên cứu thực nghiệm đã chỉ ra một số lợi ích đặc biệt của công nghệ này: carbon cứng có nguồn gốc từ tảo có thể được chế tạo một cách nhanh chóng mà không cần có đất là một lợi thế rất lớn so với quá trình chế tạo điện cực carbon từ xăng dầu vốn mất nhiều thời gian và không gian. Ngoài ra, công nghệ này còn làm giảm số lượng tảo HAB, giúp giảm nhẹ thiệt hại về môi trường gây ra bởi loại tảo này. Quy trình xử lý bằng nhiệt đơn giản đối với các mẫu HAB cho thấy nguồn cung phong phú về vật liệu điện cực cho các loại pin natri-ion, giúp cải thiện rõ rệt khả năng cấp điện cho các thiết bị.

Pin lithium-ion hiện vẫn là công nghệ nổi trội được sử dụng ngày nay, nhưng trên thế giới, các nguồn lithium đang bị cạn kiệt nhanh chóng, và natri là nguyên liệu thay thế sẽ được sử dụng phổ biến hơn, cũng như ít độc hại hơn. Nhưng với Pin natri, bạn phải mất nhiều thời gian để sạc hơn.

Mặc dù, công nghệ mới này cung cấp nhiều thành phần dồi dào cho việc chế tạo pin dung lượng cao, có thể sẽ phải mất một thời gian trước khi bạn nhìn những miếng tảo đã qua xử lí trong chiếc điện thoại thông minh của mình.

Đặng Bình (IFLS)

Tin đọc nhiều

NASA vừa tuyên bố: hệ Mặt trời của chúng ta có 9 hành tinh NASA ra thông cáo báo chí tuyên bố rằng có lẽ hành tinh thứ...
Làm thế nào để đo đạc khoảng cách xuyên qua tâm Ngân Hà? Trước nay các nhà thiên văn chỉ có thể đo đạc khá chính xác...
Chúng ta “bà con” với người Neanderthal đã tuyệt chủng nhiều hơn ta tưởng Một mảnh xương có niên đại 52.000 năm vừa được khai quật ở...
Lần đầu tiên chụp ảnh được hai sao neutron sáp nhập nhau tạo ra sóng hấp dẫn Lần đầu tiên trong lịch sử, các nhà khoa học đã chụp ảnh...