Nhiệt thải trở thành nguồn năng lượng cho thiết bị đeo thông minh
Nhiệt thải là phần nhiệt năng dư thừa phát sinh trong quá trình vận hành máy móc, thiết bị hoặc sản xuất, nhưng không được tận dụng mà bị phát tán ra môi trường. Đây là nguyên nhân gây lãng phí năng lượng và có thể tác động tiêu cực đến môi trường, đồng thời cũng mở ra tiềm năng tái sử dụng nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng trong nhiều lĩnh vực.
Nhóm nghiên cứu tại Đại học Surrey (Anh) do TS. James G. Neil dẫn đầu đã phát triển thành công, mở ra hướng đi đầy hứa hẹn trong việc biến nhiệt thải thành điện năng, nhờ vào thiết kế vật liệu linh hoạt, giá rẻ và thân thiện với môi trường.
Trong các quy trình công nghiệp, thiết bị điện tử và thậm chí cả cơ thể con người, một lượng lớn năng lượng bị thất thoát dưới dạng nhiệt thải. Ước tính có tới 80% năng lượng đầu vào toàn cầu bị mất đi theo cách này. Các thiết bị nhiệt điện vốn có khả năng biến sự chênh lệch nhiệt độ thành điện năng, nhưng vật liệu hiệu quả nhất hiện nay lại đắt đỏ, dễ vỡ và khó tái chế, khiến việc ứng dụng rộng rãi gặp nhiều hạn chế.
Nhóm nghiên cứu đã chỉ ra cách thiết kế vật liệu nhiệt điện mới bằng siêu mạng kim loại - polyme. Đây là cấu trúc nhiều lớp siêu mỏng, kết hợp kim loại với polymer hữu cơ phổ biến PEDOT:PSS. Kết quả cho thấy hiệu suất tăng tới 100 lần so với vật liệu cơ bản. Đặc biệt, bằng cách lựa chọn kim loại khác nhau, các nhà nghiên cứu có thể kiểm soát vật liệu hoạt động như chất bán dẫn loại p hoặc loại n - yếu tố quan trọng để chế tạo thiết bị nhiệt điện thực tế.
TS. James G. Neil chỉ ra rằng bằng cách hiểu và kiểm soát cách điện tích di chuyển qua các lớp vật liệu đã tạo ra một khuôn khổ giúp cải thiện hiệu suất đáng kể trong khi vẫn giữ cho hệ thống đơn giản và có khả năng mở rộng.
Theo GS. Ravi Silva, công trình này mở ra con đường cho các thiết bị nhiệt điện chi phí thấp, thân thiện với môi trường, có thể tích hợp vào công nghệ đeo thông minh hoặc thu hồi nhiệt thải cấp thấp trong công nghiệp.
Nghiên cứu không chỉ mang lại giải pháp thay thế bền vững cho vật liệu nhiệt điện truyền thống mà còn mở ra khả năng cung cấp năng lượng cho thiết bị hàng ngày, từ cảm biến IoT đến đồng hồ thông minh, thậm chí cả các sứ mệnh không gian.
Việc kết hợp các cấu trúc nano tiên tiến với vật liệu hữu cơ bền vững cho thấy tiềm năng lớn trong việc giải quyết thách thức năng lượng toàn cầu. Nếu được ứng dụng rộng rãi, công nghệ này có thể biến lượng nhiệt thải khổng lồ thành nguồn năng lượng hữu ích, góp phần thúc đẩy mục tiêu phát triển bền vững và giảm phụ thuộc vào pin truyền thống.
Như Huỳnh - Theo techxplore.com
ĐIỂM ĐẾN TIẾP THEO