Chuyển đổi nhiệt thải thành điện năng

Đây là hình ảnh mô phỏng một bóng đèn phát sáng mà không cần điện năng, chỉ cần hơi nóng từ môi trường xung quanh. Nhờ vào nghiên cứu được công bố trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học quốc gia, chúng ta đã biến bức ảnh này gần hơn một bước nữa đến thực tế - một nhóm nghiên cứu từ MIT đã tạo ra một tế bào điện hóa trong đó sử dụng các mức nhiệt độ khác nhau để chuyển đổi nhiệt thành điện.

Các tế bào điện hoá này chỉ cần nhiệt thải cấp thấp - nhỏ hơn 100 oC để sạc pin. Đây là một bước tiến đáng kể so với các thiết bị tương tự cần một mạch điện bên ngoài để sạc hoặc các nguồn nhiệt nhiệt độ cao (300 oC).

Anthony Vassallo, Chủ tịch Phòng phát triển năng lượng bền vững tại Đại học Sydney, cho rằng: "Đây là một ý tưởng tuyệt vời để có thể tạo nguồn năng lượng điện hữu ích từ nhiệt thải."

Ở nhiệt độ cao hơn 60 oC, các tế bào được làm bằng các hạt nano màu xanh và ferrocyanide sẽ được sạc. Và sau khi làm mát xuống 15 oC, khi đó các tế bào bắt đầu tạo ra năng lượng. Ở nhiệt độ thấp hơn, chúng tạo ra nhiều năng lượng hơn lượng đã được sử dụng để sạc nó, vì vậy chúng được chuyển thành nhiệt điện.

Lượng năng lượng nhiệt sinh ra phụ thuộc vào nhiệt độ và giới hạn Carnot. Giới hạn Carnot là lượng năng lượng nhiệt tối đa có thể được chuyển đổi sang điện năng hữu ích. Trong xe hơi, hiệu quả nhiệt từ động cơ đã đạt khoảng 20%, trong khi giới hạn Carnot đạt khoảng 37%. Điều này có nghĩa rằng hầu hết các cách chuyển đổi năng lượng nhiệt đều dựa trên nhiệt độ cao và các thiết bị chuyển đổi dùng nhiệt độ thấp sẽ không bao giờ đạt được hiệu suất chuyển đổi cao.

Phó giáo sư Honnery: “Hiện đang có một nhu cầu cho các nguồn điện năng thấp. Rất nhiều hệ thống điện yêu cầu điện năng thấp, và có thể nghiên cứu này thích hợp sử dụng cho các thiết bị nhỏ hơn, với mật độ năng lượng không cần quá cao".

Các nhà nghiên cứu muốn thử sử dụng công nghệ nhiệt thu hoạch từ môi trường xung quanh này ở vùng sâu vùng xa. Nhưng năng lượng mặt trời đã chiếm lĩnh thị trường, và hoạt động hiệu quả hơn. Vì thế công nghệ chuyển đổi nhiệt này sẽ khó có thể vượt qua.

Pin chuyển đổi nhiệt cần hai mức nhiệt độ để hoạt động, pin sẽ cần khá nhiều biến động về nhiệt độ để có thể hoạt động bên ngoài phòng thí nghiệm. Hơn nữa, theo Adam Best - nhà nghiên cứu khoa học cấp cao tại CISRO, pin chuyển nhiệt này cũng giống như các loại pin khác, gặp khó khăn trong vấn đề nguyên liệu để sản xuất. Vì thế, ông Best cho rằng cho công nghệ này nên được sử dụng trong các cơ sở công nghiệp hoặc song song với hệ thống năng lượng khác để nâng cao hơn nữa hiệu quả sản xuất năng lượng.