Phương pháp mới giúp tạo ra điện năng từ nhiệt

Công nghệ mới này có thể được sử dụng để hấp thụ lượng nhiệt thải ra từ các nhà máy và khu công nghiệp để tái sử dụng tạo thành điện năng, tiết kiệm một lượng lớn chi phí cũng như góp phần làm giảm nhiệt độ của môi trường.

Theo cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ EPA, một phần ba số điện năng tiêu thụ ở các khu công nghiệp bị lãng phí dưới dạng nhiệt. Nếu chúng ta có thể tái sử dụng một lượng nhỏ của nguồn năng lượng lãng phí đó, sẽ giảm thiểu việc tiêu thụ điện một cách đáng kể.

Do đó các nhà khoa học đã nghĩ ra nhiều cách để tái sử dụng lượng nhiệt lãng phí này, một trong số đó là sử dụng một dạng vật liệu nhiệt điện, có thể tạo ra điện từ một gradient nhiệt (gradient nhiệt cho biết nhiệt độ chênh lệch trong một vùng không gian). Tuy nhiên loại vật liệu này khá tốn kém, bên cạnh đó gradient nhiệt ở các khu công nghiệp thường chỉ ở mức vài chục độ C, hiệu quả tái sử dụng điện năng chỉ đạt mức 0,5%.

Các nhà nghiên cứu của MIT và Stanford, đứng đầu bởi giáo sư Gang Chen đã tìm ra một phương pháp hoàn toàn mới. Trong đó sử dụng nguyên lý thermogalvanic, áp dụng mối liên quan giữa nhiệt độ của pin và điện áp.

Các nhà khoa học đã xây dựng một hệ thống cho phép nhiệt tỏa ra từ các nhà máy và khu công nghiệp có thể làm tăng nhiệt độ của pin. Do hiệu ứng thermogalvanic, ở nhiệt độ cao hơn pin có thể được sạc ở mức điện áp thấp hơn bình thường. Pin sau đó sẽ được làm mát, ở nhiệt độ thấp hơn, pin sẽ có thể cung cấp lượng điện áp cao hơn lúc sạc và giải phóng nhiều năng lượng hơn. Sự chênh lệch về năng lượng này đã tận dụng từ lượng nhiệt thải ra.

Ý tưởng sử dụng hiệu ứng thermogalvanic đã từng được đề xuất từ những năm 50 và đã được chứng minh đem lại hiệu quả rõ rệt trong việc tái sử dụng nguồn điện năng bị lãng phí dưới dạng nhiệt.

So với hệ thống ban đầu lúc đó, giáo sư Chen và các đồng nghiệp của mình đã cải tiến hiệu năng hơn nhiều lần ở mức gradient nhiệt chênh lệch ít hơn. Bên cạnh đó, công nghệ mới này sử dụng những vật liệu đơn giản như đồng giúp giảm thiểu chi phí ở mức tối đa. Bên cạnh đó công nghệ chế tạo cũng không quá phức tạp và có thể áp dụng với nhiều dạng khu công nghiệp và nhà máy khác nhau.

Mặc dù hiện tại công nghệ này vẫn còn một số hạn chế như mật độ công suất còn thấp 1,2W/kg do đó sẽ cần sử dụng rất nhiều pin để nâng cao hiệu suất. Ngoài ra để hoàn thành một chu trình sạc và xả pin như trên hiện vẫn còn khá mất thời gian. Mặc dù vậy, dự án này hứa hẹn sẽ tạo ra một loại năng lượng tái sử dụng hoàn toàn mới, đồng thời góp phần làm giảm hiện tượng nóng lên toàn cầu khi các khu công nghiệp và nhà máy ngày càng mọc lên như nấm.