Nhà khoa học tạo ra máy phát điện từ lá sen

SCMP đưa tin các nhà khoa học Trung Quốc đã tạo ra máy phát điện tận dụng quá trình thoát hơi nước của thực vật để sản xuất điện. Cụ thể, nhóm giáo sư ông Hồ Khải Xương – trưởng nhóm nghiên cứu của Đại học Nông lâm Phúc Kiến (Trung Quốc) vừa phát minh máy phát điện dựa trên sự thoát hơi nước từ lá sen. Sản phẩm có khả năng cung cấp điện cho các thiết bị và tạo ra mạng lưới điện giúp nhà máy hoạt động. 

“Nghiên cứu này không chỉ khám phá hiệu ứng thủy năng của quá trình thoát hơi nước từ lá sen còn mang đến góc nhìn mới về công nghệ năng lượng xanh có thể áp dụng phổ biến trong tương lai”, nhóm nghiên cứu chia sẻ trong bài báo đăng trên Tạp chí Nature Water, ngày 16/9.

“Dù quá trình thoát hơi nước tự nhiên của lá cây sở hữu năng lượng thủy nhiệt lớn nhưng chưa được khai thác nhiều. Do đó, chúng tôi tiên phong phát triển nguyên mẫu máy phát điện dựa trên sự thoát hơi nước của lá sen (LTG)”, nhóm nghiên cứu cho hay.

Theo đó, nhóm nghiên cứu đã tạo ra máy phát điện dựa trên sự thoát hơi nước của lá sen bằng cách, đặt điện cực lưới titan làm cực âm sát bề mặt trên lá và điện cực kim titan đóng vai trò cực dương cắm vào rễ. Khi quá trình thoát hơi nước diễn ra, khí khổng (hay lỗ thở, là một loại tế bào quan trọng của thực vật) mở hoạt động theo chiều hướng lên tạo ra chênh lệch điện thế giữa 2 điện cực.

“Thực vật tiếp tục trao đổi nước với môi trường thông qua sự thoát hơi, vì vậy quá trình sản xuất điện có thể diễn ra cả ngày, đặc biệt là khi trời nắng”, ông Xương giải thích. 

“Chúng tôi đã thiết kế hàng loạt thí nghiệm để kiểm chứng khả năng sản xuất điện và tiến hành đo đếm điện tại chỗ. Kết quả thí nghiệm cho thấy, việc tạo ra điện bằng cách khai thác quá trình thoát hơi nước của lá cây tươi hoàn toàn khả thi”, GS Xương chia sẻ với Observer News.

Theo bài báo, sự thoát hơi nước đề cập đến quá trình nước di chuyển từ rễ lên ngọn cây và bay hơi qua lá hoặc hoa. Nhóm nhà nghiên cứu ước tính, sản xuất điện qua sự thoát hơi nước từ thực vật trên toàn cầu là 67,5 TWh/năm. Nó có thể trở thành công nghệ ứng dụng rộng rãi và khả thi về mặt thương mại. Ưu điểm là tính bền vững, thân thiện với môi trường và chi phí thấp.

So với máy phát điện truyền thống, máy phát điện dựa trên quá trình thoát hơi nước của thực vật có thiết bị đơn giản và không cần nguồn nước lớn. GS Xương cho biết, máy phát điện này còn có thể dùng làm nguồn năng lượng cho các khu vực phân tán như cánh đồng hoặc trang trại, không cần đến cơ sở hạ tầng lớn.

Ngoài ra, nhóm nghiên cứu cũng nhận thấy, nhiệt độ môi trường, tốc độ thoát hơi nước và độ mở của khí khổng là yếu tố thuận lợi cho công suất đầu ra. Trong đó, tốc độ thoát hơi nước có ảnh hưởng lớn nhất, còn nếu độ ẩm thấp sẽ làm giảm công suất. 

Để ứng dụng sản phẩm này rộng rãi, GS Xương nhận định, nhóm nghiên cứu cần vượt qua nhiều thử thách như tăng hiệu suất phát điện của một lá đơn lẻ, tối ưu hóa hệ thống thu gom và lưu trữ năng lượng, đồng thời mở rộng các trường hợp ứng dụng. 

Ông cho biết, hiện tại lượng điện năng sinh ra từ một lá đơn lẻ khá nhỏ. Nghiên cứu cho thấy, việc kết nối nhiều cây và lá với nhau có thể hình thành mạng lưới phát điện phân tán lớn. “Tương lai công nghệ này có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như internet năng lượng, lưới điện thông minh và cảm biến”, ông Xương nói.

Dù máy phát điện chạy dựa trên sự thoát hơi nước của lá sen đang ở giai đoạn đầu phát triển, nhóm nghiên cứu của GS Xương vẫn tiếp tục khám phá thêm phương pháp mới để thúc đẩy sản phẩm. Để chứng minh độ thông dụng của thiết bị, nhóm nghiên cứu phải thử nghiệm trên nhiều loài thực vật và nhận thấy chúng đều có khả năng sản xuất điện.

GS Hồ Khải Xương là nhà khoa học nằm trong danh sách nhân tài cấp C của tỉnh Phúc Kiến (Trung Quốc). Ông có nhiều năm kinh nghiệm nghiên cứu công nghệ sinh học màng mỏng điện hóa và ứng dụng cảm biến nông nghiệp. 

Trong 5 năm qua, ông đã công bố hơn 20 công trình khoa học trên các tạp chí như: Science Advances, Nano Energy, Research, Biosensors & Bioelectronics và Khoa học Trung Quốc với số lượt trích dẫn khoảng 500 lần, chỉ số H-index 12. Tính đến nay, ông sở hữu 9 bằng sáng chế. 

Nhà khoa học công nghệ nano hàng đầu thế giới rời Mỹ về nước cống hiếnTRUNG QUỐC – Ở tuổi 63, ông Vương Trung Lâm, nhà khoa học hàng đầu thế giới hiện nay về công nghệ nano quyết định quay lại quê hương sau gần 30 năm làm việc tại Mỹ.