Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Máy phát điện dùng chính cơ thể người làm điện cực (11/04/2014)

Chúng ta đều biết rõ rằng cơ thể con người là một vật dẫn điện tốt, và giờ đây các nhà nghiên cứu đã lợi dụng thực tế này để tạo ra một máy phát điện nhỏ sử dụng cơ thể như một điện cực để cung cấp năng lượng cho các thiết bị di động không cần pin. "Điện cực tiếp xúc cơ thể" này thay thế điện cực nối đất đã được sử dụng trong một phiên bản trước của máy phát điện, vốn không thực tế đối với các thiết bị cầm tay.

Cơ chế thu năng lượng và mạch tương đương của STEG với cơ thể con người là một điện cực. Khi một ngón tay chạm vào bề mặt ma sát, nó có xu hướng cho điện tử, gây ra điện tích di chuyển qua lại giữa điện cực cảm ứng và da nhiễm điện. Ảnh: Meng, et al. ©2014 AIP Publishing LLC.

"Hiện nay, máy phát điện này phù hợp hơn cho các thiết bị sử dụng ít năng lượng", đồng tác giả Haixia Zhang, giáo sư Đại học Bắc Kinh, nói. "Trong kế hoạch tương lai, chúng tôi hy vọng nó có thể được sử dụng như một nguồn năng lượng dự phòng cho các thiết bị điện tử cầm tay".

Tên đầy đủ của thiết bị này là máy phát điện ma sát bề mặt đơn, hay STEG (single-friction-surface triboelectric generator). Do hiệu ứng điện ma sát, khi một số vật liệu chà sát với nhau, chúng có thể trở thành tích điện. Ví dụ nổi tiếng nhất về hiệu ứng điện ma sát là tĩnh điện. Các hoạt động như ấn vào điện thoại di động có lớp bọc STEG cũng có thể sản sinh ra các điện tích. Các STEG sau đó thu những điện tích này rồi có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện tử năng lượng thấp.

Trong nghiên cứu, các nhà nghiên cứu phủ lên mặt trước của điện thoại di động một lớp vật liệu composit STEG trong suốt, mềm dẻo. Điện cực tiếp xúc cơ thể  - tiếp xúc với lòng bàn tay hoặc ngón tay - nằm ở mặt sau hoặc mặt bên của điện thoại để hoàn tất việc kết nối điện.

Các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng dùng lòng bàn tay vỗ vào chiếc điện thoại tay hoặc ấn ngón tay lên điện thoại gây ra sự trao đổi điện tử giữa da người và vật liệu STEG. Sau khi vỗ/ấn lặp đi lặp lại, điện tích di chuyển qua lại giữa điện cực cảm ứng và da tích điện.

Mặc dù các nhà nghiên cứu biết rõ cách thức hoạt động của hiệu ứng điện ma sát, khó khăn nằm trong việc thiết kế một máy phát điện có thể đạt được hiệu suất tốt. Có phần bất ngờ là khi các nhà nghiên cứu thay thế các điện cực nối đất trong STEG bằng điện cực cơ thể con người, STEG đạt được sự gia tăng cả ở dòng ra và số điện tích được truyền đi.

Với những thành tựu này, STEG có tiềm năng áp dụng cho các thiết bị điện tử di động và các thiết bị mang trên người công suất thấp, có thể bao gồm các thiết bị y tế cấy ghép và cảm biến. Các nhà nghiên cứu dự kiến cải thiện hơn nữa hiệu suất của STEG trong tương lai.

"Đối với các thiết bị STEG, chúng tôi đang nỗ lực để nâng cao đầu ra của thiết bị, nhằm vào việc sử dụng các vật liệu và các phương pháp chế tạo mới", Zhang nói. "Lợi thế của cơ thể con người như một vật dẫn điện tốt cũng sẽ được tận dụng để phát triển một số thiết bị máy phát điện ma sát mới".

Nguồn: www.vista.vn (Theo Applied Physics Letters)