Graphene chuyển nhiệt thành điện - Tạm biệt nhiệt điện kiểu cũ

Năm 2004, lần đầu tiên Sir Andre Geim và Kostya Novoselov tại Đại học Manchester tạo ra được Graphene, vật liệu 2 chiều đầu tiên chỉ dày một lớp nguyên tử. Đến năm 2010, giải Nobel Vật lý đã được trao cho khám phá của họ. Cho tới ngày nay, Đại học Manchester vẫn tiếp tục nghiên cứu về Graphene, cùng với đó là hơn 40 đối tác công nghiệp hợp tác với họ trong các dự án liên quan.

Mới đây, trong dự án hợp tác với European Thermodynamics Ltd, các nhà khoa học đã tạo ra những vật liệu nhiệt-điện với chi phí thấp dựa trên Graphene có thể sử dụng để thu nhiệt tỏa ra từ ô tô và chuyển nó thành điện năng. Lượng điện năng này có thể sử dụng để sạc lại pin cho chính chiếc xe. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí ACS Applied Materials & Interfaces.

Graphene là vật liêu có cấu trúc 2 chiều đầu tiên

Nhóm nghiên cứu dẫn đầu bởi Giáo sư Ian Kinloch, Giáo sư Robert Freer và Yue Lin. Họ thêm một lượng nhỏ Graphene vào Strontium titanium oxyt tạo thành một vật liệu composit. Vật liệu này có khả năng chuyển đổi nhiệt năng thành điện năng trên một phạm vi nhiệt rộng, bắt đầu từ nhiệt độ phòng. Ưu điểm này vượt trội hơn hẳn các vật liệu nhiệt-điện trước đây khi chúng chỉ có thể hoạt động ở nhiệt độ trên 700 độ C.

“Phát hiện của chúng tôi mở ra một cơ hội khi chỉ cần pha một lượng nhỏ Gpaphene vào vật liệu có thể làm giảm khoảng chuyển đổi nhiệt-điện tới nhiệt độ phòng. Điều này cung cấp những tiềm năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực”, Giáo sư Freer nói. “Vật liệu mới này có thể chuyển đổi từ 3-5% năng lượng nhiệt thành điện. Chưa phải là nhiều, tuy nhiên, một chiếc ô tô thường tiêu tốn khoảng 70% năng lượng của nó cho sự tỏa nhiệt và ma sát. Nếu phục hồi được một tỷ lệ nhỏ trong 70% này đã là rất đáng kể”.

Ảnh chụp mẫu vật liệu mới bằng kính hiển vi điện tử SEM

Trung bình một chiếc ô tô chỉ chuyển đổi được 30% nhiên liệu cho sự di chuyển về phía trước. Nếu lấy lại được chỉ 3% năng lượng đã lãng phí, điều này sẽ cải thiện thêm 10% hiệu suất nhiên liệu của chiếc xe.

Không chỉ tái sử dụng được phần nhiên liệu bị lãng phí, vật liệu composit mới nếu được tích hợp vào khung xe có thể giảm trọng lượng của chiếc xe. Lốp xe hay giảm xóc được tích hợp Graphene nó sẽ có khả năng sản xuất thêm một điện áp nhỏ nữa trong khi xe chạy.

Các chuyên gia nhận định rằng phát hiện mới này có thể trở thành chiếc “Chén Thánh” cho ngành công nghiệp ô tô điện đồng thời cũng có thể được ứng dụng trong ngành hàng không. Hi vọng các nhà sản xuất sẽ sớm khai thác và đưa nghiên cứu đột phá này vào thực tiễn.

Theo Gas2

13 cách mà siêu vật liệu Graphen sẽ làm thay đổi công nghệ tương lai