Các nhà nghiên cứu Singapore tạo ra thiết bị sản xuất được điện từ bóng tối

Nghe như phim viễn tưởng vậy, nhưng mô hình thiết bị Phát Năng lượng Hiệu ứng Bóng (Shadow-Effect Energy Generator - SEG) hoàn toàn hoạt động được. Công nghệ mới có thể giúp chúng ta thay đổi cách ta tạo ra năng lượng tái tạo trong khuôn viên nhà mình; không chỉ pin Mặt Trời trên nóc, mà còn có cả máy SEG trong phòng tối.

SEG sử dụng tương phản giữa tối và sáng để tạo điện. Cấu tạo của thiết bị này gồm những dải phim mỏng làm bằng vàng, đặt trên một tấm silicon, cả hai được đặt trên một tấm nhựa dẻo. Bóng tối là “kẻ thù” của các hệ thống năng lượng Mặt Trời, nhưng với SEG, đây lại là nguồn nhiên liệu chính để tạo điện. Theo lời nhà phát triển SEG, công nghệ này rẻ hơn pin Mặt Trời, tạo ra đủ lượng điện để vận hành những thiết bị di động nhỏ.

“Nơi đâu cũng tồn tại bóng tối, và chúng ta thường bỏ qua tiềm năng của chúng”, nhà khoa học vật liệu Tan Swee Ching tới từ Đại học Quốc gia Singapore (NUS) nhận định. 

Thiết bị SEG của các nhà khoa học tới từ Đại học Quốc gia Singapore.

“Ở các công nghệ quang voltaic hay quang điện tử học, ta dùng nguồn sáng ổn định để tạo điện, không ai muốn bóng tối hiện diện cả, bởi nó làm giảm năng suất thiết bị tạo năng lượng từ ánh sáng. Trong công trình nghiên cứu này, chúng tôi tận dụng tương phản ánh sáng gây ra bởi bóng tối, dùng nó như một nguồn năng lượng gián tiếp. Sự tương phản tạo ra thay đổi điện áp giữa hai nơi tối và sáng, từ đó tạo ra dòng điện. Khái niệm thu thập năng lượng trong bóng tối này chưa từng có trước đây”.

Chính sự tương phản giữa tối và sáng cho phép thiết bị SEG hoạt động được: khi SEG nằm trong bóng tối hoàn toàn hay đứng đối diện trước ánh sáng, nó tạo ra lượng điện rất nhỏ hay thậm chí không sản xuất được chút năng lượng nào; nhưng trong điều kiện tối - sáng thay đổi liên tục - như mây che khuất ánh nắng hay bản thân vận động của Mặt Trời tạo ra cảnh tối/sáng, thiết bị tạo ra đủ năng lượng để vận hành một chiếc đồng hồ điện tử.

Đội ngũ nghiên cứu cho rằng có thể tăng quy mô hệ thống SEG này trong tương lai. “Chúng tôi cũng phát hiện ra rằng diện tích bề mặt tối ưu nhất để SEG tạo được điện là đặt một nửa bề mặt trong bóng tối, nửa còn lại để phơi nắng”, nhà vật lý học Andrew Wee thuộc đội ngũ nghiên cứu nhận định.

Ai mà ngờ được bóng cũng tạo ra điện?

SEG cũng có thể trở thành một hệ thống cảm biến: nó có thể theo dõi chuyển động của vật thể đi ngang bề mặt nó thông qua việc cảm nhận bóng đổ. Các nhà khoa học cho rằng khả năng này ứng dụng được cho công nghệ smarthome, hay thậm chí trở thành một cảm biến khép kín, tự tạo năng lượng để tự vận hành.

Vẫn còn nhiều việc phải làm trước khi SEG trở thành công nghệ thường ngày. Bước tiếp theo, các nhà nghiên cứu muốn giảm thiểu chi phí chế tạo SEG, bằng việc thay các lớp phim vàng bằng một vật chất khác rẻ hơn. 

Ta càng có nhiều các phương thức sản sinh năng lượng tái tạo, ta sẽ dễ tạo ra được những thiết bị sáng tạo hơn khi không còn phải phụ thuộc vào năng lượng hóa thạch hay lưới điện. Danh sách nguồn năng lượng thay thế vừa thêm một cái tên mới, ấy là “bóng tối”. 

“Với chi phí sản xuất thấp, đơn giản và ổn định, hệ thống SEG của chúng tôi mở ra một cách thức tạo ra năng lượng xanh để cung cấp cho thiết bị điện tử, và cũng trở thành một phần của hệ thống cảm biến thông minh, có thể được lắp cho các tòa nhà”, báo cáo nghiên cứu đăng tải trên Energy & Environmental Power viết.

Tham khảo Science Alert