Sạc pin bằng sầu riêng: Tưởng không thật nhưng thật không tưởng!

Các nhà khoa học tại Trường Kỹ thuật Hóa học và Sinh học Phân tử thuộc Đại học Sydney đã tìm ra cách sử dụng phần bỏ đi của trái sầu riêng để tạo ra nguồn năng lượng dự trữ phục vụ cho mục đích sạc điện nhanh.

Hóa ra là phần thừa của loại trái cây có mùi vị “đặc trưng”, sinh trưởng chủ yếu tại các nước Đông Nam Á như Malaysia, Indonesia và Thái Lan, lại tổng hợp được các chất như một “bình siêu tụ điện”, nghĩa là chúng có thể chứa một lượng điện năng rất lớn.Kết quả trên đã được công bố ở Tạp chí Dự trữ Năng lượng vào tháng này

Sầu riêng – loại trái cây có nguồn gốc từ Đông Nam Á, có thể có mùi rất “kinh khủng” (đối với một số người), nhưng nhân của nó có vị ngọt và ngon như họ hàng gần của nó – mít. Và hai loại trái cây có nhân béo, chắc thịt này có thể trở thành thành phần chính yếu để tiếp cận nhanh đến phương pháp sạc siêu nhanh, kể cả là sạc chiếc iPhone hoặc chiếc Telsa của bạn.

Khi chúng ta nói rằng sầu riêng “thật bốc mùi”, chúng ta cũng chẳng hề phóng đại. Một cựu đầu bếp, tác giả và ký sự gia du lịch – Anthony Bourdain từng nói rằng mùi vị khó chịu này là “không thể diễn tả được, loại mùi vị mà bạn hoặc sẽ cực kì yêu thích, hoặc sẽ thấy thật kinh tởm… Hơi thở của bạn sẽ có mùi như thể bạn đang “tận hưởng” một nụ hôn kiểu Pháp với người bà quá cố của mình.”

Nhưng điều đó không thể làm nản lòng Vincent G. Gomes, phó giáo sư tại Đại học Sydney và đồng thời là tác giả của một bài báo khoa học mới, công bố phương pháp chiết xuất chất thải sinh học từ sầu riêng và mít để cung cấp nguồn điện sạc nhanh và hiệu quả hơn. Công trình của ông đã được công bố và xuất bản vào đầu tháng này trên Tạp chí Dự trữ Năng lượng.

Đừng mong rằng các nhà khoa học sẽ nhét từng mảnh vỏ nhỏ của loại trái cây này vào bộ ắc qui xe hơi của bạn. Thay vào đó, Gomes và nhóm của ông đã nghiên cứu ra một quy trình mà trong đó, họ có thể biến ruột của chúng thành một siêu tụ điện có thể lưu trữ một lượng năng lượng khổng lồ. Một lần nữa, các nhà nghiên cứu đã ghi chú trong báo cáo của họ rằng thiên nhiên đã đưa ra một giải pháp phi thường. Họ cho biết rằng độ chuẩn xác về cấu trúc cũng như về khối lượng sinh học tự nhiên với các lỗ hổng sắp xếp có tổ chức đã được phát triển qua hàng triệu năm tiến hóa sinh học, tạo ra nguồn tài nguyên nổi bật như một khuôn mẫu để tổng hợp các chất carbon. Các đặc tính tích hợp của chúng về độ lớn diện tích bề mặt, tính dẫn tại mặt phẳng và các vị trí có hoạt động liên vùng có thể tạo điều kiện cho các phản ứng điện hóa, khuếch tán ion và mật độ hạt tải điện cũng lớn hơn.”

Siêu tụ điện là gì?

Gomes và các đồng nghiệp của ông đã viết trong bài báo cáo rằng do biến đổi khí hậu và sự cạn kiện nhanh chóng các nhiên liệu hóa thạch, các nhà sản xuất đang phát triển những thiết bị lưu trữ năng lượng gọi là siêu tụ điện, với mật độ năng lượng cao để “thúc đẩy sự hấp thu và cung cấp năng lượng nhanh chóng.”

Chúng tôi đặc biệt nói đến “siêu tụ điện hóa học” hoặc “tụ điện với hai lớp điện”. Theo lời tác giả - chúng là những “ứng cử viên lí tưởng để lưu trữ năng lượng” cho các thiết bị từ vật dụng y tế cầm tay cho đến các bình ắc qui của các phương tiện vẫn chuyển. Những loại siêu tụ điện này – như những loại được tạo ra từ trái sầu riêng đều rất tuyệt vời bởi chúng có khả năng vượt trội để duy trì sự ổn định trong một chu trình tải điện. Trong một cuộc thảo luận về nguồn năng lượng, "một chu trình" mà họ đề cập đến chính là quá trình sạc đầy và làm cạn pin.

Việc áp dụng các siêu tự điện này khá đắt đỏ, thế nên Gomes và công ty của ông đã chuyển sang sử dụng nguồn chất thải hữu cơ rẻ hơn, chính là từ mít và sầu riêng. Thông thường, siêu tụ điện được chế tạo với hai lá kim loại, mỗi lá được phủ một vật liệu điện cực, ví dụ như than hoạt tính.

Tốt hơn pin

Do những vấn đề về môi trường cũng như chi phí cao, việc nghiên cứu năng lượng , như việc của Gomes đang làm, dần chuyển trọng tâm từ pin lithium - ion điển hình sang siêu tụ điện. Vậy, sự khác biệt là gì?

Pin có hai điện cực, được phân tách bằng chất điện phân, là một chất hóa học đóng vai trò như chất xúc tác cho các phản ứng hóa học bên trong pin. Những phản ứng đó biến đổi các chất bên trong pin thành các chất mới nhằm giải phóng năng lượng điện trên đường đi. Khi tất cả các chất bên trong đã cạn kiệt, quy trình kết thúc và pin chết. Mỗi lần bạn thay pin cho chiếc đồng hồ báo cháy (hoặc pin thay trong ngày), bạn “được trải nghiệm cái chết của năng lượng.” Ngược lại, pin có thể sạc lại cho phép các phản ứng hóa học bên trong chạy theo cả hai hướng và trở thành một chu kỳ trong tự nhiên. Đó là lí do tại sao pin lithium – ion trong chiếc iPhone của bạn cứ mỗi khi cạn pin thì lại có thể được sạc đầy lại.

Tụ điện sử dụng tĩnh điện thay vì năng lượng hóa học để lưu trữ năng lượng. Việc sạc tụ điện giống như chà quả bong bóng lên tóc để tạo ra tĩnh điện. Một điện tích tích tụ bên trong khi các điện tích âm và dương tích tụ trên các tấm kim loại bên trong tụ điện. Mặc dù tụ điện là một bước nhảy vọt so với pin vì chúng không chứa các kim loại độc hại, và có thể sạc được rất nhiều lần, chúng không lưu trữ khối lượng năng lượng gần giống với loại mà pin lưu trữ. Bên trong siêu tụ điện có các tấm kim loại lớn hơn so với tụ điện thông thường của bạn. Mỗi cái được phủ một lớp xốp như than hoạt tính để tạo ra diện tích bề mặt lớn hơn nhằm lưu trữ nhiều điện tích hơn. Nếu bạn coi điện là nước, một tụ điện cũ thông thường sẽ như một miếng vải (chỉ giữ được một ít nước tràn ra ngoài), còn siêu tụ điện thì giống như miếng bọt biển (giữ được nhiều nước hơn).

“Miếng bọt biển” tiềm năng.

Có lẽ việc tạo ra siêu tụ điện từ trái cây nghe thật điên rồ. Nhưng với khả năng hấp thụ bột than giúp siêu tụ điện có thể tích trữ được nhiều năng lượng hơn, cũng có nghĩa là các chất sinh học chứa carbon như thịt của các loại trái cây có độ tơi xốp cao như sầu riêng chính là một yếu tố tuyệt vời.

Từ loại trái cây bốc mùi này, Gomes và đồng nghiệp đã tổng hợp ra một loại khí carbon, giống như những gói silica giúp giữ ẩm cho các sản phẩm thực phẩm hay các thiết bị điện tử đóng hộp, và cả hai đều có độ xốp cao. Trước đây, các nhà khoa học đã làm điều tương tự với dưa hấu, vỏ bưởi và thậm chí là bột giấy. Các nhà nghiên cứu cho biết: Các chất xơ và phần nhân của chất thải hữu cơ với độ ổn định cơ học cao là những lựa chọn hàng đầu so với các chất cứng, dày đặc. Lõi trái sầu riêng (Durio zibethinus) và mít (Arocarpus heterophyllus) được chọn là ứng cử viên dựa trên cấu trúc và triển vọng về tính kích thích chất ni-tơ từ bên trong chúng.

Gomes cho biết thêm rằng phần thú vị nhất chính là nếu phương pháp mới dùng để lưu trữ điện này được áp dụng rộng rãi, thì đây quả thật là một món quà tuyệt vời với môi trường. Chuyển đổi chất thải thực phẩm thành các sản phẩm có giá trị gia tăng khác sẽ không chỉ cải thiện nền kinh tế nói chung, mà còn giảm thiểu tác động đến môi trường

Nguồn: Tinhte.vn