Thiết bị điện tử không bao giờ cạn năng lượng với siêu pin

Công nghệ này được thiết kế cực kì linh hoạt và có thể gắn trực tiếp vào các cục pin mặt trời.

Lấy cảm hứng từ thế giới thực vật, các nhà nghiên cứu đã sang chế ra một điện cực mới có thể đẩy mức dự trữ năng lượng mặt trời đến con số đáng kinh ngạc 3.000%.

Từ trước đến nay, việc sử dụng năng lượng mặt trời luôn gặp một cản trở trong việc dự trữ chúng để sử dụng lâu dài mà không bị rò rĩ theo thời gian.

Nhằm giải quyết vấn đề trên, các kỹ sư đã chuyển sang các siêu tụ điện - một loại công nghệ có thể sạc cực nhanh và giải phóng năng lượng trong các vụ nổ lớn. Nhưng đến nay, các siêu tụ điện không khai thác năng lượng hiện quả như pin mặt trời và khả năng lưu trữ cũng còn hạn chế.

Một nhóm nhà khoa học từ Đại học RMIT ở Melbourne, Australia, đã quyết định nghiên cứu chuyên sâu nhằm tìm hiểu khả năng quản lý năng lượng trong cơ thể nhỏ bé của các sinh vật để giúp thay đổ năng suất của các siêu tụ điện. Và cuối cùng một loại lá địa phương, phân loài của nhóm thực vật Bắc Mỹ - Dương xỉ miền Tây (Polystichum munitum) đem đến kết quả mong muốn.

Kỹ sư nano Min Gu, trong nhóm nghiên cứu, chia sẻ: "Lá của loài cây dương xỉ này có mật độ dày đặc các gân lá cùng cấu trúc fractal, tương tự như tinh thể tuyết làm cho chúng cực kỳ hiệu quả trong việc tích trữ năng lượng và vận chuyển nước cho cơ thể. Và chúng tôi đã sử dụng thiết kế tự nhiên hiệu quả này để cải thiện khả năng dự trữ năng lượng mặt trời ở mức nano vào một loại điện cực mới".

Trong bức hình dưới đây, bề mặt của lá dương xỉ được phóng to lên 400 lần thể hiện rất rõ cấu trúc tự sao chép mà các nhà khoa học ứng dụng vào thiết kế sau này.

Để tạo ra một điện cực như mong muốn, các nhà khoa học sử dụng tia laser để tạo ra graphene, vật liệu nano carbon linh hoạt có thể dẫn điện với tốc độ ấn tượng. Sau đó, ứng dụng thiết kế dạng fractal trên điện trở graphene và kết hợp với các siêu tụ điện hiện đại, Gu và các đồng nghiệp cuối cùng đã đạt được năng suất dự trữ năng lượng gấp 30 lần.

Nếu điện trở này được chế tạo thành công, các siêu tụ điện này sẽ được kết hợp với những viên pin mặt trời loại mới cho phép dự trữ năng lượng gấp 3.000% so với hiện tại.

"Các siêu tụ điện được tăng cường năng suất sẽ đảm bảo độ bền và phát hành năng lượng nhanh", Gu chia sẻ thêm.

Gu tin rằng, các siêu tụ điện thế hệ mới này là một giải pháp thay thế lý tưởng cho việc lưu trữ năng lượng mặt trời, bất kể là ngày nắng nóng hay u ám.

Những điện cực ra đời dựa trên cấu trúc lá dương xỉ.

Sự ra đời của lô điện cực đầu tiên, dựa trên cấu trúc fractal này khiến các nhà khoa học vô cùng lạc quan về các ứng dụng tiềm năng của loại công nghệ mới.

Nhà nghiên cứu Litty Thekkekara, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Đại học RMIT, nói: "Khả năng thú vị nhất của nghiên cứu này là sử dụng điện cực này với pin mặt trời để cung cấp giải pháp khai thác và tích trữ năng lượng trên chip".

Mặc dù có thể làm được điều này với các loại pin năng lượng mặt trời phổ biến, thường sử dụng trên những mái nhà, Thekkekara cho rằng sẽ rất hữu ích khi tích hợp điện cực mới với pin mặt trời màng mỏng, thế hệ tiếp theo của quang điện tử linh hoạt mà có thể được sử dụng hầu như bất cứ nơi đâu.

Công nghệ này được thiết kế cực kì linh hoạt và có thể gắn trực tiếp vào các cục pin mặt trời.

Các nhà khoa học kì vọng sáng chế này sẽ đem đến một tương lai dành cho điện thoại thông minh hay máy tính xách tay hay các thiết bị điện tử có khả năng tự nạp và sử dụng năng lượng mặt trời không bao giờ cạn kiệt, ở bất cứ lúc nào, ở bất cứ đâu.