Chuyên mục

Liên kết website
Thống kê truy cập
Đang trực tuyến : 200
Tổng truy cập : 57,998

Công Nghệ

Pin nhiên liệu sinh học khai thác năng lượng từ mồ hôi để cung cấp điện cho thiết bị điện tử mang trên người (30/08/2017)

Một nhóm kỹ sư tại trường Đại học California, San Diego đã chế tạo được pin nhiên liệu sinh học co giãn, có khả năng khai thác năng lượng từ mồ hôi để cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện tử như đèn LED và Bluetooth. So với các loại pin nhiên liệu sinh học thông dụng hiện nay, loại pin mới sản sinh năng lượng gấp 10 lần trên cùng một diện tích bề mặt và có thể được sử dụng để cấp điện cho nhiều loại thiết bị mang trên người.

Kết quả nghiên cứu được công bố trên Tạp chí Energy & Environmental Science. Trong đó, các nhà khoa học mô tả cách kết nối pin nhiên liệu sinh học với một bảng mạch tùy chỉnh và chứng minh thiết bị có khả năng cung cấp năng lượng cho đèn LED, trong khi người đeo thiết bị luyện tập. Nhóm nghiên cứu gồm Joseph Wang, Giám đốc Trung tâm cảm biến mang trên người và là trưởng nhóm nghiên cứu, cùng với Patrick Mercier, GS. Kỹ thuật điện và Sheng Xu, Giáo sư kỹ thuật nano tại Trường kỹ thuật Jacobs thuộc Đại học Kỹ thuật California, San Diego.

Để tương thích với các thiết bị mang trên người, pin nhiên liệu sinh học cần linh hoạt và có thể co giãn. Vì vậy, các kỹ sư đã sử dụng cấu trúc "cầu và đảo" do nhóm nghiên cứu của GS. Xu phát triển. Về cơ bản, pin được cấu thành từ các dãy chấm, mỗi chấm được liên kết với nhau bởi các cấu trúc lò xo. Một nửa số chấm tạo thành cực dương của pin; Nửa còn lại là cực âm. Các cấu trúc giống lò xo có thể kéo căng và uốn cong, làm cho pin trở nên linh hoạt mà không làm biến dạng cực dương và cực âm.

Nền tảng cho các cấu trúc đảo và cầu được làm từ vàng thông qua phương pháp in lito. Ở bước thứ hai, các nhà nghiên cứu sử dụng phương pháp in lưới để lắng đọng các lớp vật liệu nhiên liệu sinh học lên trên các chấm của cực dương và cực âm.

Khó khăn lớn đối với các nhà nghiên cứu là tăng mật độ năng lượng của pin nhiên liệu sinh học, nghĩa là năng lượng mà pin sản sinh trên mỗi diện tích bề mặt. Tăng mật độ năng lượng là điểm mấu chốt để tăng hiệu suất pin nhiên liệu sinh học. Pin càng sản sinh nhiều năng lượng, thì nó càng mạnh.

Để tăng mật độ năng lượng, các kỹ sư đã in một cấu trúc ống nano cacbon 3D đặt trên cực dương và cực âm. Cấu trúc này cho phép cho phép mỗi chấm trên cực dương chứa được nhiều hơn các enzym phản ứng với axit lactic và oxit bạc tại các chấm cực âm. Ngoài ra, các ống nano làm cho việc chuyển đổi điện tử dễ dàng hơn, giúp cải thiện hiệu suất của pin nhiên liệu sinh học.

Pin nhiên liệu sinh học được kết nối với một bảng mạch điện tử tùy chỉnh. Bảng mạch là bộ chuyển đổi nguồn DC/DC cân bằng điện năng được sản sinh bởi pin nhiên liệu, vốn thay đổi theo lượng mồ hôi mà người sử dụng pin tiết ra, và chuyển thành nguồn điện ổn định với điện áp không đổi.

Các nhà nghiên cứu đã cho 4 người tham gia nghiên cứu thử nghiệm sử dụng pin nhiên liệu sinh học kết nối với bảng mạch và cho họ luyện tập trên một chiếc xe đạp cố định. Kết quả là pin mới có khả năng cấp điện cho đèn LED xanh trong khoảng 4 phút.

Nghiên cứu trong tương lai cần được thực hiện ở hai khía cạnh. Thứ nhất, oxit bạc được sử dụng ở cực âm rất nhạy với ánh sáng và suy giảm theo thời gian. Do đó, về lâu dài, các nhà nghiên cứu cần tìm kiếm một vật liệu ổn định hơn. Ngoài ra, nồng độ axit lactic trong mồ hôi của người bị pha loãng theo thời gian. Đó là lý do người tham gia nghiên cứu trong lúc đạp xe tại chỗ chỉ có thể thắp sáng đèn LED trong vòng 4 phút. Nhóm nghiên cứu đang tìm cách lưu trữ năng lượng được sản sinh khi nồng độ lactate đủ cao và sau đó giải phóng năng lượng dần dần.

Nguồn: Vista.gov.vn