Các nhà khoa học Mỹ biến gạch thành pin lưu trữ điện năng

Gạch không chỉ được dùng để xây nhà mà còn có thể trở thành pin lưu trữ điện năng, cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện – nghiên cứu của các nhà khoa học thuộc Đại học Washington, Mỹ.

Công nghệ lưu trữ năng lượng
Thiết kế pin mới lưu trữ tốt hơn cho lưới năng lượng tái tạo

Gạch là một vật liệu xây dựng đã được sử dụng phổ biến từ rất lâu với ưu điểm nổi bật là khả năng chống chịu áp suất cao và nhiệt độ chênh lệch. Chúng hấp thụ nhiệt tốt, không hề bị biến đổi hình dạng (như co, giãn, cong vênh…) khi phải chịu nhiệt độ dao động. Ngoài ra, chúng còn bền và có thể được tái sử dụng. Nhưng đó chưa phải là tất cả. Mới đây, các nhà khoa học còn tìm ra thêm một tác dụng của gạch: lưu trữ năng lượng. Nghiên cứu biến gạch thành pin lưu trữ năng lượng được đăng tải trên tạp chí Nature Communications.

Màu đỏ nâu thường thấy ở gạch có nguyên nhân là hematit, một oxit sắt có nhiều trong đá và đất – đã được con người dùng để làm chất tạo màu từ hơn 73 nghìn năm trước. Hiện nay, Hematit cũng được sử dụng ở các cơ sở lưu trữ năng lượng. Từ thực tế đó, các nhà hóa học trong nhóm nghiên cứu của trường Đại học Washington ở St. Louis đã phát triển một phương pháp sửa đổi, giúp “biến” các viên gạch thành pin lưu trữ điện năng. Để làm được điều này, họ mua gạch từ các nhà cung cấp địa phương rồi dùng một loại khí phủ lên chúng. Khí sẽ lọt vào mọi ngóc ngách của viên gạch do kết cấu của gạch xốp, nhiều lỗ li ti. Phân tử của loại khí này tương tác với Hematit trong gạch sẽ kích hoạt phản ứng trùng hợp, tạo ra PEDOT – một loại polymer có thể lưu trữ và dẫn điện. Theo các nhà khoa học, quá trình hóa học này có hiệu quả vì gạch đã chuyển từ màu đỏ sang màu xanh lam.

Hệ thống sản xuất điện mặt trời hòa lưới có dự trữ
Độc đáo sử dụng pin quang năng trong các vật dụng hàng ngày

Những viên gạch – pin lưu trữ điện năng làm sáng một đèn LED nhỏ (Ảnh internet)

Dùng pin mặt trời, các nhà nghiên cứu đã khiến một nửa viên gạch mang điện tích dương, nửa còn lại mang điện tích âm, và sử dụng dây đồng để kết nối chúng. Lúc này, viên gạch về cơ bản đã biến thành một cục pin lưu trữ năng lượng, sẵn sàng cung cấp cho một thiết bị điện khi bật công tắc. Các nhà nghiên cứu đã tiến hành thử nghiệm để chúng cấp nguồn cho một đèn LED nhỏ. Những cục pin gạch này có được sạc lại trong khoảng 13 phút và được 10.000 lần sạc. Theo nhóm nghiên cứu, 50 cục pin gạch có thể lưu trữ đủ điện để cung cấp cho bóng đèn 3 watt sáng trong 50 phút và cường độ ánh sáng sẽ giảm theo thời gian.

Những cục pin lưu trữ điện năng này rất thú vị nhưng hiện tại lượng điện năng mà nó lưu trữ được còn khá nhỏ. Việc tăng số lượng gạch để tăng lượng điện năng lưu trữ không phải là một giải pháp tối ưu vì nó sẽ khiến chi phí tăng lên nhiều. Vì vậy, các nhà khoa học đang tiếp tục nghiên cứu để phát triển nó, mục tiêu là khiến nó có thể lưu trữ năng lượng bằng một thiết bị pin lithium cho năng lượng mặt trời. Họ hi vọng trong tương lai gần, sáng kiến này sẽ được ứng dụng rộng rãi, tích hợp vào những ngôi nhà sử dụng hệ thống điện mặt trời có lưu trữ để chúng phát huy công dụng – rất hữu dụng khi có bão hoặc các sự cố khiến nguồn cung cấp điện gặp trục trặc. Ngoài lưu trữ năng lượng, nhiều nhà nghiên cứu còn đang phát triển cách làm sạch nước bằng gạch. Thành viên của nhóm nghiên cứu cho rằng chúng có nhiều tiềm năng trong ngành xây dựng và biết đâu đến một ngày nào đó, tường nhà có thể vừa cung cấp điện vừa cung cấp nước sạch.

Gạch là vật liệu đã phổ biến và thân thuộc với cuộc sống của con người. Chúng ta sử dụng, tương tác với chúng mỗi ngày. Gạch cũng được các kiến trúc sư đánh giá cao về tính thẩm mỹ và khả năng tích nhiệt nhưng việc sử dụng chúng để lưu trữ điện thì chưa bao giờ được thử. Vì thế, nếu các nhà khoa học phát triển thành công những cục gạch pin lưu trữ điện năng này với khả năng lưu trữ tốt hơn và thương mại hóa thành công thì cơ hội ứng dụng chúng chắc chắn sẽ rất rộng mở. Vẫn còn một chặng đường dài phía trước để các nhà nghiên cứu tiếp tục tối ưu nó.

Nguồn: Tổng hợp