Các nhà nghiên cứu tìm cách để thu điện trực tiếp từ thực vật

04/07/2013

Các nhà nghiên cứu tại đại học Georgia đã và đang tiến hành phát triển một công nghệ mới có thể sản xuất điện từ chính các loài thực vật.

Mặt trời là nguồn cung cấp năng lượng phong phú nhất trên trái đất, tuy nhiên chỉ một phần rất nhỏ bức xạ mặt trời trên trái đất được biến đổi thành năng lượng có ích.

Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu tại đại học Georgia đã và đang tiến hành phát triển một công nghệ mới có thể sản xuất điện từ chính các loài thực vật.

Ramaraja Ramasamy (bên phải) và Yogeswaran Umasankar làm việc để thu năng lượng trong quá trình quang hợp.

“Năng lượng sạch là nhu cầu của thế kỉ” phó giáo sư trường cao đẳng Kỹ Thuật UGA, cũng là tác giả của bài báo mô tả chương trình này trên Tạp Chí Năng Lượng Khoa học Môi trường, Ramaraja Ramasamy cho biết. “Một ngày nào đó, phương pháp tiếp cận này sẽ giúp tạo ra năng lượng sạch từ ánh sáng mặt trời bằng cách sử dụng hệ thống dựa trên các loài thực vật.”

Không bàn cãi gì khi nói thực vật là nhà vô địch về năng lượng mặt trời. Sau hàng tỉ năm tiến hóa, hầu hết các loài thực vật đều hoạt động 100% hiệu suất lượng tử, có nghĩa là đối với mọi photon ánh sáng mặt trời mà cây hấp thụ thì nó sẽ sản sinh ra một lượng electron tương đương. Chỉ cần chuyển đổi một phần nhỏ trong số này thành điện cũng đã mang lại hiệu quả bất ngờ, có thể nhìn thấy thông qua các tấm pin quang năng, thường có mức hoạt động hiệu quả từ 12 đến 17%.

Trong quá trình quang hợp, thực vật sử dụng ánh sáng mặt trời để tách nguyên tử nước thành hydro và oxy để sản xuất các electron. Các electron mới này sẽ được giải phóng và sau đó tạo thành đường mà cây dùng để tăng trưởng và sinh sản.

“Chúng tôi đã và đang phát triển phương pháp gián đoạn quang hợp để thu các electron trước khi cây dùng chúng để tạo thành đường” ông Ramasamy, thành viên Trung Tâm Khoa Học và Kỹ Thuật Nano cho biết. Công nghệ của Ramasamy có liên quan tới việc tách riêng cấu trúc các tế bào thực vật được gọi là màng tilacoit. Màng này chịu trách nhiệm hấp thụ và lưu trữ năng lượng từ ánh sáng mặt trời. Các nhà nghiên cứu đã khéo léo tách các protein chứa trong màng tilacoit, làm gián đoạn con đường mà các electron di chuyển.

Các màng tilacoit bị biến đổi sau đó được cố định trên các ống nano carbon được thiết kế đặc biệt để hỗ trợ với cấu trúc hình trụ, mảnh hơn 50,000 lần so với sợi tóc. Các ống nano hoạt động như một chất dẫn điện, hút các electron từ thực vật và dẫn theo dây.

Trong các thí nghiệm quy mô nhỏ, phương pháp này dẫn đến 2 mức dòng điện cường độ lớn hơn so với những hệ thống được báo cáo trước đây.

Ramasamy cảnh báo rằng còn nhiều việc phải được thực hiện trước khi thương mại hóa công nghệ này nhưng ông và các cộng sự sẽ cố gắng cải thiện sự ổn định và đầu ra của thiết bị.

“Trong tương lai gần, công nghệ này là sản phẩm tốt nhất dành cho các cảm biến từ xa haowcj thiết bị điện tử cầm tay tiêu tốn ít năng lượng” ông nói. “Nếu chúng tôi có thể tận dụng các công nghệ như kỹ thuật si truyền để nâng cao tính ổn định của máy quang năng thực vật, tôi rất hy vọng rằng công nghệ này có thể cạnh tranh với pin năng lượng mặt trời trong tương lai.”

“Chúng tôi đã tìm ra những điều rất hứa hẹn trong dự án và nó đáng để khai thác sâu hơn nữa” ông nói. “Sản lượng điện chúng ta thấy hiện giờ khá khiêm tốn, nhưng chỉ 30 năm trước, các tế bào nhiên liệu hydro mới chỉ đang trong giai đoạn trứng nước, và bây giờ chúng ta có thể thấy những chiếc xe điện, xe buýt và thậm chí là các tòa nhà lớn.”

Thanh Thảo Theo Phys.org

Các nhà nghiên cứu tìm cách để thu điện trực tiếp từ thực vật

Thông báo nhận hồ sơ các Giải thưởng hiệu quả năng lượng năm 2024

Tiêu chuẩn ISO 50001 cải tiến hiệu suất và tiêu thụ năng lượng cho doanh nghiệp

Bản quyền thuộc Vụ Tiết kiệm năng lượng và Phát triển bền vững, Bộ Công Thương