Mưa có thể trở thành một nguồn năng lượng tái tạo mới và cực rẻ. Ảnh: Adobe Stock
Theo ScienceDaily, thủy điện không có gì mới. Khoảng 70% bề mặt trái đất được bao phủ bởi nước. Tuy nhiên, động năng tần số thấp (low-frequency kinetic energy) có trong sóng, thủy triều và thậm chí cả hạt nước mưa không được chuyển đổi thành năng lượng điện một cách hiệu quả do những hạn chế trong công nghệ hiện tại.
Các nhà khoa học Hồng Kông đã tạo ra một loại máy phát điện mới dựa trên giọt nước (a droplet-based electricity generator - DEG), nổi bật với cấu trúc giống như bóng bán dẫn hiệu ứng trường (field-effect transistor - FET) có hiệu suất cao và công suất cụ thể lớn hơn hàng nghìn lần so với các thiết bị tương tự khác tồn tại cho đến nay.
Sáng tạo của họ cho phép thu được điện áp hơn 140V từ một giọt nước rơi từ độ cao 15cm và năng lượng của giọt này đủ để cung cấp năng lượng cho 100 đèn LED nhỏ.
Máy phát điện giọt nước (a droplet-based electricity generator - DEG), có 2 yếu tố chính khác các thiết kế tương tự. Đầu tiên, các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng một giọt nhỏ liên tục trên polytetrafluoroetylen (PTFE, Teflon), một vật liệu có điện tích gần như không đổi, cung cấp một phương pháp mới để tích lũy và lưu trữ điện tích bề mặt mật độ cao.
Khi các giọt nước liên tục rơi trên bề mặt của PTFE, điện tích bề mặt sẽ tích tụ và dần dần đạt đến độ bão hòa. Thiết kế này giúp tránh được vấn đề mật độ điện tích thấp. Yếu tố thứ hai là một thiết bị độc đáo giống như một bóng bán dẫn hiệu ứng trường (field-effect transistor - FET).
Nhờ vậy, cả công suất năng lượng tức thời và hiệu suất chuyển đổi năng lượng đều trở nên cao hơn nhiều. "Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy một giọt nước có thể tích 100 microliter, rơi từ độ cao 15cm, có thể cho điện áp hơn 140V. Và năng lượng sẽ đủ để hoạt động 100 đèn LED nhỏ" - giáo sư Wang, một trong những người đứng đầu nhóm khoa học cho biết.
Giáo sư Wang hy vọng rằng kết quả của nghiên cứu này sẽ giúp thu được năng lượng nước để đáp ứng với vấn đề toàn cầu về thiếu hụt năng lượng tái tạo.
"Tạo ra sức mạnh từ những hạt mưa thay vì dùng dầu và năng lượng hạt nhân có thể tạo điều kiện cho sự phát triển bền vững của thế giới", vị giáo sư nói thêm, về lâu dài, thiết kế mới có thể được áp dụng và lắp đặt trên các bề mặt khác nhau, nơi chất lỏng tiếp xúc với chất rắn, để sử dụng hoàn toàn động năng tần số thấp trong nước (low-frequency kinetic energy).
Điều này có thể bao gồm từ bề mặt thân của chiếc phà, bờ biển, đến bề mặt của chiếc ô hoặc thậm chí bên trong chai nước.