Nghiên cứu tế bào năng lượng tự sạc

Các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Georgia – Mỹ đã phát triển một tế bào điện tự sạc có thể chuyển đổi trực tiếp năng lượng cơ học thành năng lượng hóa học, theo đó năng lượng sẽ được lưu trữ lại và biến đổi thành điện năng theo nhu cầu. Bằng cách loại bỏ quá trình chuyển đổi năng lượng cơ học thành năng lượng điện để sạc pin, tế bào này sử dụng năng lượng cơ học hiệu quả hơn hơn so với các hệ thống sử dụng máy phát điện và pin riêng biệt.

Theo Giáo sư Zhong Lin Wang, Viện Công nghệ Georgia: “Mọi người đã quen xem xét phát điện và lưu trữ là hai hoạt động riêng biệt nhưng chúng tôi đã đặt chúng lại với nhau trong một đơn vị duy nhất để tạo ra một tế bào năng lượng tự sạc, thể hiện một kỹ thuật mới cho việc chuyển đổi và lưu trữ trong một đơn vị tích hợp”.

Cấu trúc chính của tế bào gồm một cực âm làm bằng lithium cobalt oxide (LiCoO2) và một cực dương làm bằng ống nano titanium-dioxide (TiO2 nanotubes), hai điện cực cách nhau bởi một màng mỏng poly vinylidene fluoride (PVDF) – một chất áp điện. Khi tế bào bị nén, màng PVDF tạo ra một điện tích áp điện, làm các ion lithium chạy từ cực âm sang cực dương. Như vậy cơ năng chuyển đổi trực tiếp thành hóa năng, rồi dự trữ trong tế bào. Khi lực nén không còn, màng PVDF giãn trở lại và có thể dự trữ năng lượng trong những chu trình nén tiếp theo. Năng lượng này sau đó có thể chuyển đổi điện năng bằng cách nối một tải điện giữa cực dương và cực âm, cho phép các ion lithium chạy ngược về cực âm.

Phát minh này có thể được sử dụng để chuyển đổi năng lượng từ việc đi bộ, từ các lốp của một chiếc xe, từ sóng biển hoặc từ các rung động cơ học khác. Một trong những ứng dụng hữu hiệu là trong quân đội, đối với những người lính đánh bộ phải làm việc trong những khoảng thời gian dài cách xa nguồn cấp điện. Đây là lý do tại sao dự án nhận được sự ủng hộ lớn từ Bộ Năng lượng Mỹ và Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc.

>>> Xem thêm: Thành phần và trình tự hoạt động của động cơ đốt trong 4 kỳ