Công nghệ năng lượng mới có thể biến đổi Internet vạn vật

Thiết bị mới biến đổi các rung động từ môi trường xung quanh thành điện năng, cung cấp một phương tiện hiệu quả và đáng tin cậy cho các cảm biến tự cung cấp năng lượng.

Chi tiết về nghiên cứu của nhóm đã được công bố trên tạp chí Nano Energy, song không đề cập đến vấn đề "bức tường phí".

Thu hoạch năng lượng liên quan đến việc chuyển đổi năng lượng từ môi trường sử dụng áp điện thành năng lượng điện có thể sử dụng được và là điều tối quan trọng để đảm bảo một tương lai bền vững.

Fumio Narita, đồng tác giả của nghiên cứu và là giáo sư tại Trường Cao học Nghiên cứu Môi trường của Đại học Tohoku cho biết: "Các vật dụng hàng ngày, từ tủ lạnh đến đèn đường, được kết nối với internet như một phần của Internet vạn vật (IoT) và nhiều thứ được trang bị cảm biến thu thập dữ liệu. Nhưng các thiết bị IoT này cần nguồn điện để hoạt động, đây là một thách thức nếu chúng ở những nơi xa xôi hoặc nếu có nhiều thiết bị".

Tia nắng mặt trời, sức nóng và rung động đều có thể tạo ra năng lượng điện. Năng lượng rung động có thể được sử dụng nhờ khả năng tạo ra điện của vật liệu áp điện. Trong khi đó, CFRP phù hợp với các ứng dụng trong ngành hàng không vũ trụ và ô tô, thiết bị thể thao và thiết bị y tế vì độ bền và độ nhẹ của nó.

"Chúng tôi đã cân nhắc liệu một máy thu hoạch năng lượng rung động áp điện (PVEH), khai thác sức mạnh của CFRP cùng với hỗn hợp áp điện, có thể là một phương tiện thu hoạch năng lượng hiệu quả và lâu bền hơn hay không", ông Narita nói thêm.

Nhóm đã chế tạo thiết bị này bằng cách sử dụng kết hợp các hạt nano CFRP và kali natri niobate (KNN) trộn với nhựa epoxy. CFRP đóng vai trò vừa là điện cực vừa là chất nền gia cố.

Cái gọi là thiết bị C-PVEH đã đáp ứng được kỳ vọng của nó. Các thử nghiệm và mô phỏng cho thấy nó có thể duy trì hiệu suất cao ngay cả sau khi bị uốn cong hơn 100.000 lần. Nó đã được chứng minh là có khả năng lưu trữ điện được tạo ra và cung cấp năng lượng cho đèn LED. Ngoài ra, nó vượt trội so với các vật liệu tổng hợp polyme dựa trên KNN khác về mật độ năng lượng đầu ra.

C-PVEH sẽ giúp thúc đẩy sự phát triển của các cảm biến IoT tự cung cấp năng lượng, dẫn đến các thiết bị IoT tiết kiệm năng lượng hơn.

Narita và các đồng nghiệp của ông cũng rất hào hứng với những tiến bộ công nghệ mang tính đột phá của họ.

"Cũng như những lợi ích xã hội của thiết bị C-PVEH, chúng tôi rất vui mừng với những đóng góp mà chúng tôi đã thực hiện cho lĩnh vực thu hoạch năng lượng và công nghệ cảm biến. Sự pha trộn giữa mật độ đầu ra năng lượng tuyệt vời và khả năng phục hồi cao có thể định hướng cho các nghiên cứu trong tương lai về các vật liệu composite khác cho các ứng dụng đa dạng" ông Narita nhấn mạnh.

Bình An