Thiết bị sản xuất điện ban đêm từ bức xạ hồng ngoại

Thiết bị của nhóm nghiên cứu Đại học New South Wales sử dụng bộ phận bán dẫn đặc biệt để thu thập bức xạ hồng ngoại mà Trái đất phát ra và biến đổi thành điện.

Ý tưởng sản xuất điện sau khi Mặt trời lặn có vẻ bất khả thi nhưng nhóm nghiên cứu ở Đại học New South Wales đã phát triển công nghệ mới để đạt được điều này, Interesting Engineering hôm 28/9 đưa tin. Họ vừa thử nghiệm thiết bị trên Trái đất và đang lên kế hoạch đánh giá độ khả dụng của nó trong không gian. Công nghệ của họ hoạt động dựa trên nguyên lý sản xuất điện bức xạ nhiệt. Quá trình khai thác chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt Trái đất và độ lạnh của không gian.

Nhóm nghiên cứu chụp ảnh hồng ngoại của cảng Sydney vào ban đêm để chỉ ra lượng bức xạ vào ban đêm. (Ảnh: Đại học New South Wales).

Mọi vật thể bao gồm Trái đất đều phát ra bức xạ hồng ngoại. Thiết bị mới phát triển thu thập bức xạ tỏa ra này và biến đổi thành điện. Phần chủ chốt của thiết bị là bộ phận bán dẫn, được thiết kế đặc biệt để tận dụng nguồn nhiệt bức xạ này. Khi Trái đất phát ra ánh sáng hồng ngoại, bộ phận bán dẫn thu thập năng lượng và sản sinh dòng điện. Bằng cách biến đổi nhiệt bức xạ thành điện, về cơ bản thiết bị có thể sản xuất năng lượng Mặt trời vào ban đêm, theo trưởng nhóm nghiên cứu Ned Ekins-Daukes.

Các nhà nghiên cứu cho biết bộ phận bán dẫn là một loại diode bức xạ nhiệt. Vật liệu được sử dụng để chế tạo thiết bị tương tự thiết bị nhìn đêm. "Tương tự cách pin quang điện cung cấp điện nhờ hấp thụ ánh sáng phát ra từ Mặt trời, diode bức xạ nhiệt tạo ra điện thông qua phát ánh sáng hồng ngoại vào môi trường lạnh hơn", tiến sĩ Phoebe Pearce, thành viên nhóm nghiên cứu, giải thích. "Trong cả hai trường hợp, chênh lệch nhiệt độ chính là thứ cho phép chúng ta sản xuất điện".

Hiệu suất của công nghệ mới hiện nay khá thấp nhưng nhóm nghiên cứu tỏ ra lạc quan về những cải tiến trong tương lai. Lượng điện thu được ít hơn 100.000 lần so với pin quang điện, nhưng đây là bằng chứng về độ khả thi của thiết bị, theo giáo sư Ekins-Daukes. Nhóm nghiên cứu dự đoán công nghệ của họ sẽ có nhiều ứng dụng đa dạng vượt xa giới hạn của các nguồn năng lượng hiện nay, ví dụ khai thác thân nhiệt để sản xuất điện.

Ở quy mô lớn hơn, Ekins-Daukes và cộng sự đang tìm cách điều chỉnh công nghệ để sử dụng trên tàu vũ trụ. Vệ tinh ở quỹ đạo thấp của Trái đất thường xuyên bị che khuất, phải dựa vào bộ pin trong lúc chìm vào bóng tối. Diode bức xạ nhiệt cung cấp giải pháp tiềm năng giúp sản xuất điện ngay cả khi không có ánh sáng Mặt trời. Nhóm nghiên cứu dự định đưa diode bức xạ nhiệt vào không gian trong vòng hai năm tới. Bước đột phá này có thể mở đường cho tương lai với năng lượng tái tạo có sẵn 24/7.