Điều gì xảy ra nếu chúng ta có thể đóng chai năng lượng mặt trời để sử dụng trong sinh hoạt và sản xuất ngay cả khi đó là ban đêm?

Một nghiên cứu mới đây của các nhà khoa học Thụy Điển đã đạt những tiến bộ đáng kể trong việc tạo ra một loại chất lỏng có thể hấp thu năng lượng mặt trời và cất giữ trong nhiều năm rồi mang ra sử dụng khi cần.

Trên mái của tòa nhà vật lý tại Đại học Công nghệ Chalmers (Gothenburg, Thụy Điển) tiến sĩ Kasper Moth-Poulsen xây dựng hệ thống thử nghiệm nhiên liệu nhiệt mặt trời mới. Chất lỏng bên trong hệ thống này thu năng lượng từ ánh sáng mặt trời và lưu trữ ở nhiệt độ phòng. Khi cần sử dụng, nguồn năng lượng này sẽ được làm nóng lên thông qua chất xúc tác Coban.

Ảnh: NBC News

Tiến sĩ Kasper Moth-Poulsen tính toán rằng mỗi chai một kg này có thể lưu trữ tới 250 Wh năng lượng. Gọn nhẹ và hiệu quả hơn nhiều so với các tấm pin năng lượng mặt trời như hiện nay.

Kết quả nghiên cứu này được công bố trên nhiều báo cáo khoa học và nhanh chóng thu hút sự chú ý trong giới khoa học nói chung và các nhà đầu tư nói riêng. Tuy nhiên, tiến sĩ Moth-Poulsen cho rằng vẫn còn rất việc phải làm trước khi đưa hệ thống này vào sử dụng rộng rãi.

Nếu công trình nghiên cứu này thành công, nguồn năng lượng mặt trời đóng chai sẽ giải quyết được tình trạng lo ngại khan hiếm nhiên liệu hóa thạch và vấn đề ô nhiễm môi trường hiện nay.

Không giống như dầu mỏ, than đá và khí tự nhiên, nhiên liệu nhiệt mặt trời có thể tái sử dụng và thân thiện với môi trường. Chúng giải phóng năng lượng mà không thải khí carbon dioxide và các khí nhà kính khác vào khí quyển.

Các hộ gia đình có thể lưu trữ năng lượng mặt trời trong chai, thùng chứa như một nguồn nhiên liệu thông thường khác hoặc được cung cấp theo hệ thống các đường ống nối liền nhau giống như đường ống nước.

Năng lượng mặt trời, bức xạ ánh sáng và nhiệt từ mặt trời từ hàng nghìn năm trước đã được con người khai thác sử dụng theo nhiều cách khác nhau. Khoa học càng tiến bộ, chúng ta càng nhận ra những lợi ích lớn của năng lượng đến từ mặt trời. Tuy nhiên, làm thế nào để sử dụng nó ngay cả khi mặt trời không tỏa sáng là câu hỏi được nhiều nhà nhà khoa học tìm kiếm.

Theo Tuoitre.vn (6/11/2018)

Hệ thống hai trong một vừa tạo nước ngọt và làm lạnh bằng cách hạ nhiệt độ không khí đến điểm sương, tách thành giọt, thu 200 lít một ngày.

Các nhà khoa học thuộc Đại học Tài nguyên và Môi trường TPHCM đã nghiên cứu và chế tạo thành công hệ thống tách ẩm từ không khí để sản xuất nước uống.Hệ thống bao gồm dàn lạnh, dàn nóng, thiết bị lọc nước và pin mặt trời để cung cấp năng lượng cho toàn hệ thống.

GS Phan Đình Tuấn, Hiệu trưởng Đại học Tài nguyên và Môi trường TP HCM cho biết, các nhà khoa học bắt đầu nghiên cứu thiết bị từ năm 2016, dựa trên nguyên lý trong không khí luôn có độ ẩm. Nếu hạ nhiệt độ xuống đến điểm sương (khoảng 15° – 20°C) thành phần hơi nước trong khối không khí ngưng đọng thành nước lỏng. Tiếp tục hạ nhiệt độ xuống thấp hơn, độ ẩm trong không khí sẽ tạo thành giọt để thu hồi.

Cán bộ, sinh viên Đại học Tài nguyên và Môi trường sử dụng nước tách từ không khí uống trực tiếp.

Để hạ nhiệt độ, nhóm nghiên cứu đã chế tạo thiết bị làm lạnh bằng cách sử dụng môi chất lạnh chạy tuần hoàn trong hệ thống máy nén giống như trong thiết bị làm lạnh thông thường. Trong quá trình trao đổi nhiệt, các khối không khí đi qua được làm lạnh xuống dưới nhiệt độ điểm sương sẽ thu được nước.

Theo tiêu chuẩn của nước uống, nước tách ra phải được làm sạch bụi, vi khuẩn. Để đảm bảo tiêu chuẩn này, nước thu hồi được chạy qua hệ thống lọc, khoáng hóa tạo vi chất nên có thể uống trực tiếp.

GS Tuấn cho biết, do hệ thống có công suất lớn (5kW) nên điện lưới bình thường ở nhiều nơi không đáp ứng được. Để khắc phục, nhóm nghiên cứu đã thiết kế thêm hệ thống năng lượng mặt trời và dùng bộ biến đổi năng lượng một chiều thành hệ thống điện xoay chiều ba pha dùng cho hệ thống làm lạnh.

Hệ thống tách nước. Ảnh: NVCC.

Mô hình ban đầu được nhóm thiết kế có thể thu được 10 lít nước một ngày, sau đó nâng công suất lên 200 lít/ngày. Theo tính toán, với độ ẩm 45%, thiết bị sản xuất được 1,5 lít nước trong khoảng thời gian một giờ, tiêu tốn hết 1,8 kW điện.

Hệ thống được lắp đặt chạy thử nghiệm tại Đại học Tài nguyên và Môi trường và Tiểu học Văn Lâm (Thuận Nam, Ninh Thuận). Ở trường Tiểu học Văn Lâm, hệ thống cung cấp nước sạch cho hơn 3.000 học sinh, thầy cô giáo trong trường. Ngoài ra, sản phẩm phụ là hơi từ hệ thống được sử dụng làm lạnh cho các phòng học của trường.

Thiết bị có thể sử dụng cả hai nguồn điện (từ lưới điện quốc gia hoặc nguồn từ pin năng lượng mặt trời) nên có thể giải quyết nhu cầu nước sạch cho những vùng quanh năm thiếu nước, không có điện trên cả nước.

Theo VnExpress.net (6/11/2017)

Hồ Hùng Thắng (Quảng Ninh) là nơi xảy ra hiện tượng cá chết hàng loạt và có mức độ ô nhiễm cao, sau 1 tháng xử lý bằng công nghệ Nhật, các thông số ô nhiễm môi trường đều đạt giới hạn cho phép.

Hồ này nằm trong chuỗi 4 hồ điều hòa thuộc phường Yết Kiêu và Hùng Thắng, Bãi Cháy (Quảng Ninh) giúp điều hòa môi trường, tạo điểm nhấn không gian xanh cho TP du lịch Hạ Long. Hồ rộng 9ha và được coi là phần hạ lưu của 4 hồ trước khi xả ra vịnh Hạ Long.

Ngày 17/5 năm nay (thời điểm xảy ra hiện tượng cá chết hàng loạt), UBND tỉnh Quảng Ninh, Sở TN&MT phối hợp cùng đoàn chuyên gia Nhật của công ty CP Cải thiện môi trường Nhật Việt (JVE) tiến hành khảo sát thực tế 4 hồ điều hòa đang bị ô nhiễm nặng.

Mẫu nước trước khi xử lý

Mẫu nước sau khi xử lý 1 tháng

Trong đó, nước tại hồ Hùng Thắng bị ô nhiễm nặng nhất. Vào thời điểm lấy mẫu, đây là nơi có hiện tượng cá chết nhiều nhất, gây ra mùi hôi thối nặng và biến đổi màu nước thành đen đặc.

Tại diện tích 900m2 triển khai thuộc giai đoạn 1, JVE tiến hành đặt các module Bakture dạng tấm xuống đáy hồ, với các cao độ khác nhau. Việc sử dụng các tấm Bakture sẽ giúp bột Bakture tồn tại ổn định trong thời gian dài, không bị thất thoát theo dòng chảy của nước trong hồ.

Tái sinh hồ chết

Chủ tịch HĐQT công ty JVE Nguyễn Tuấn Anh cho hay, sau 1 tháng xử lý nước hồ Hùng Thắng, Trung tâm chất lượng và bảo vệ tài nguyên nước – Trung tâm Quy hoạch và điều tra tài nguyên nước quốc gia (Bộ TN&MT) đã lấy mẫu phân tích chất lượng nước hồ để đánh giá hiệu quả xử lý của công nghệ Bakture.

Phần diện tích hồ trước khi xử lý

Sau khi xử lý

So sánh với kết quả phân tích tại thời điểm xảy ra hiện tượng cá chết hàng loạt, tất cả các thông số ô nhiễm đều giảm mạnh và đạt giới hạn cho phép theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt.

Ngoài ra, bằng biện pháp cảm quan thực tế tại khu vực triển khai thí điểm, có thể nhận thấy về độ mùi của nước, từ trạng thái mùi hôi nồng nặc đã hoàn toàn biến mất. Độ trong của nước tăng cao, có thể nhìn thấy đáy hồ, cá và các thực vật thủy sinh phát triển tốt; lượng bùn tích tụ dưới đáy suy giảm mạnh mà không cần đến các biện pháp nạo vét cơ học khác.

Sở TN&MT tỉnh Quảng Ninh cũng tiến hành quan trắc lấy mẫu nước phân tích vào ngày 9/10 (sau 1,5 tháng xử lý). Kết quả cho thấy, mọi thông số được cải thiện rõ rệt hơn nữa và đạt giới hạn cho phép theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt.

Phương pháp xử lý nước ô nhiễm bằng công nghệ thiên nhiên Bakture là công nghệ hiện đại, hoạt động trên nguyên lý kích hoạt các vi sinh vật và thanh lọc bằng vòng tuần hoàn sinh thái trong tự nhiên.

Qua thực tế xử lý thí điểm ô nhiễm nước trên diện tích 900m2 tại hồ Hùng Thắng (khu vực bị ô nhiễm nặng nhất trong số 4 hồ) bằng công nghệ Bakture, dù chịu tác động của thủy triều lên xuống thất thường, nước mưa chảy tràn trong những ngày mưa bão, các nguồn nước thải liên tục từ các khu dân cư đô thị xung quanh đã tác động mạnh đến khu vực xử lý nhưng chất lượng nước vẫn đạt yêu cầu theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước mặt.

Các chuyên gia Nhật Bản và JVE đánh giá, công nghệ Bakture hoàn toàn có khả năng xử lý triệt để vấn đề ô nhiễm môi trường nước mặt tại 4 hồ điều hòa của TP Hạ Long, nếu mô hình được nhân rộng sẽ mang lại môi trường sống sạch đẹp cho nhân dân trong khu vực, hệ sinh thái tự nhiên được cải thiện và bảo vệ.

Công nghệ Bakture (Back to the nature – Trở về với tự nhiên) đã được áp dụng tại 300 điểm ô nhiễm ở Nhật Bản, Lào, Thái Lan… trong đó chủ yếu là khu vực nước thải công nghiệp, cơ sở chăn nuôi, nước hồ, ao ô nhiễm. Tại Việt Nam, công nghệ được áp dụng hiệu quả tại hồ Hạnh Phúc (Hải Phòng).

Bột Bakture được sản xuất từ các nguyên liệu thiên nhiên, chủ yếu là đá núi lửa dạng tổ ong, xốp, với công nghệ riêng biệt, giúp thúc đẩy quá trình tự làm sạch của môi trường thông qua phát huy tối đa năng lực phân giải các chất bẩn, độc hại… bởi các vi sinh vật có lợi sẵn có trong môi trường.

Sản phẩm đã được cấp bằng sáng chế tại Nhật Bản, đạt chứng nhận JAS (tiêu chuẩn hữu cơ về nông nghiệp Nhật Bản) và được Tổ chức Phát triển công nghiệp LHQ (UNIDO) chứng nhận về công dụng làm sạch môi trường.

Đặc biệt, công nghệ sử dụng bột Bakture xử lý, hoạt động theo nguyên lý thông qua vòng tuần hoàn sinh thái tự nhiên để tự phân hủy các chất ô nhiễm và chất độc hại, làm cho các vi sinh vật có lợi phát triển, là chất xúc tác giúp tăng khả năng tự làm sạch sẵn có của tự nhiên.

Theo VNN/moitruong.com.vn

Các nhà khoa học tại Học viện công nghệ Massachusetts (Mỹ) đã đạt được bước đột phá mới trong khai thác năng lượng mặt trời. Công nghệ mới này sẽ sớm được thương mại hóa trong những thiết bị hữu ích cho con người trong thời gian tới.

Hãy tưởng tượng khung cửa sổ không chỉ giúp chúng ta nhìn ngắm không gian bên ngoài, chiếu sáng phòng mà còn là một bộ phận giúp tăng hiệu suất của các thiết bị khai thác năng lượng mặt trời.

Ảnh minh họa

Phương pháp khai thác năng lượng mặt trời kiểu mới này được phát triển bởi các kỹ sư thuộc Học viện công nghệ Massachusetts (MIT).

Thay vì phủ khắp nóc nhà những tấm thiết bị chứa hàng triệu tế bào năng lượng mặt trời, vừa đắt đỏ vừa chiếm nhiều diện tích, trong thiết kế mới chỉ cần đặt các tế bào nằm ở cạnh của ô kính cửa sổ.

Ngoài ra, cơ chế hội tụ ánh sáng làm tăng hiệu suất khai thác điện mặt trời ở mỗi tế bào “vào quãng trên 40%”, theo tiết lộ của Marc A. Baldo, người lãnh đạo công trình nghiên cứu.

Do hệ thống này rất dễ dàng chế tạo nên các nhóm nghiên cứu tin tưởng có thể sẽ sản xuất thương mại sau một thời gian ngắn nữa. Thêm vào đó, với chi phí giá thành rẻ, hệ thống ô cửa năng lượng mặt trời này còn tăng thêm 50% hiệu suất so với các hệ thống hiện tại. Cả hai yếu tố này lần lượt giúp giảm chi phí sản xuất các thiết bị khai thác điện từ năng lượng mặt trời.

Ngoài Baldo, nhóm nghiên cứu còn gồm Michael Currie, Jon Mapel và Timothy Heidel, tất cả đều là nghiên cứu sinh tiến sỹ tại Khoa Khoa học máy tính và Kỹ nghệ điện; Shalom Goffri, nghiên cứu sinh hậu tiến sỹ tại Phòng nghiên cứu điện tử MIT.

“Công trình của giáo sư Baldo ứng dụng thành công mô hình thiết kế kiểu mới nhằm tăng cao hiệu suất chuyển đổi quang năng thành điện năng trong khi không hề can thiệp vào nguồn quang năng”, đánh giá của tiến sỹ Aravinda Kini, trưởng phòng Khoa học năng lượng cơ bản, Phòng Khoa học năng lượng thuộc Bộ năng lượng Hoa Kỳ, nhà bảo trợ nghiên cứu này. “Thành tựu đã cho thấy tầm quan trọng then chốt của những nghiên cứu căn bản mới mẻ, đó là đem lại bước tiến bộ cách mạng về sử dụng năng lượng mặt trời nhằm sinh lợi ích cho con người”.

Ngày nay, các miếng tập kết năng lượng mặt trời thường “chuyển động theo hướng mặt trời để tận dụng khả năng khai thác các cường độ quang học cao, thường là những tấm gương di động cỡ lớn nên rất tốn kém khi triển khai và duy trì”, Baldo và đồng nghiệp viết trong bài báo trên Tạp chí Khoa học tự nhiên.

Ngoài ra, “các tế bào năng lượng mặt trời nằm ở tiêu điểm của gương phải được làm mát và toàn bộ khối phải có khoảng trống ở quanh chu vi để tránh hiệu ứng màn chắn đối với các lớp tập kết kề nhau”.

Các miếng tập kết năng lượng mặt trời do các nhà khoa học MIT thiết kế bao gồm hỗn hợp của hai hoặc nhiều màu được quét lên tấm kính thủy tinh hoặc nhựa dẻo. Các màu phối hợp với nhau để hấp thu ánh sáng dọc theo dải sóng ánh sáng, sau đó sẽ tái phát chúng ở những bước sóng ánh sáng khác nhau và lan truyền dọc theo ô cửa đến các cạnh, nơi đặt các tế bào năng lượng mặt trời.

Trong thập niên 1970, các miếng tập kết năng lượng mặt trời tương tự đã được phát triển bằng cách nhuộm màu cho chất dẻo (plastic). Nhưng ý tưởng này bị bỏ rơi bởi nhiều lý do như không tụ hội đủ ánh sáng để có thể truyền tới các bộ phận tập kết năng lượng mặt trời ở cạnh. Có quá nhiều đường tập kết dẫn đến năng lượng bị phân tán trước khi đến được đích.

Các kỹ sư, chuyên gia kỹ nghệ quang học đã khai thác La-de và Đi-ốt phát sáng, để thực hiện những cải tiến tương tự có thể ứng dụng trong bộ tập kết năng lượng mặt trời. Một hỗn hợp các màu theo tỷ lệ rõ ràng, được pha trộn vào bề mặt lớp kính, cho phép kiểm soát mức độ thu nhận và lan tỏa ánh sáng.

“Chúng tôi làm vậy nhằm làm ánh sáng có thể đi xa hơn”, Mapel cho biết. “Về cơ bản chúng tôi có thể giảm thiểu mức tiêu hao trong quá trình chuyên chở năng lượng mặt trời giữa các phần tử, kết quả làm tăng gấp 10 lần khả năng chuyển đổi của tế bào năng lượng mặt trời”.

Nghiên cứu được cấp vốn bởi Quỹ Khoa học Quốc gia (Hoa Kỳ). Giáo sư Baldo đồng thời cũng là thành viên của Phòng nghiên cứu điện tử MIT, Phòng công nghệ các hệ thống vi mô và Viện Kỹ nghệ nano quân sự.

Theo phunuvietnam.vn (5/11/2018)

Một nghiên cứu mới đây cho thấy, các sợi các bon có thể hoạt động như các điện cực pin, lưu trữ năng lượng một cách trực tiếp bên trong chúng.

Phát hiện này mở ra những cơ hội chế tạo nên các loại pin với cấu trúc mới, trong đó, sợi các bon sẽ trở thành một phần quan trọng trong hệ thống năng lượng. Loại vật liệu đa chức năng này có thể đóng góp đáng kể vào việc giảm khối lượng của máy bay và các phương tiện giao thông trong tương lai – một thách thức lớn đối với quá trình điện hóa các phương tiện đi lại này.

Máy bay chở khách cần phải nhẹ hơn rất nhiều so với hiện nay để có thể chuyển từ sử dụng xăng, dầu sang pin điện. Đối với các loại xe hơi, giảm được khối lượng đồng nghĩa với quãng đường di chuyển sau mỗi lần sạc sẽ được kéo dài hơn nữa.

Leif Asp, Giáo sư vật liệu và Cơ khí Máy tính tại Đại học Công nghệ Chalmers, đã tiến hành nghiên cứu khả năng của sợi các bon để xem liệu nó có thể thực hiện nhiều tác vụ khác thay vì chỉ đơn giản đóng vai trò là một loại vật liệu gia cố hay không. Và thật ngạc nhiên, sợi các bon có thể lưu trữ năng lượng!

Mật độ năng lượng thấp hơn của pin cấu trúc sẽ làm chúng an toàn hơn pin tiêu chuẩn.

Giáo sư Leif Asp đã tập hợp một nhóm các nhà nghiên cứu đa ngành – những người vừa xuất bản một nghiên cứu về phương thức các vi cấu trúc sợi các bon ảnh hưởng đến thuộc tính điện hóa của chúng, tức khả năng hoạt động như các điện cực trong pin lithium-ion của sợi các bon. Cho đến thời điểm này, đây vẫn là một lĩnh vực nghiên cứu chưa được khai phá.

Các nhà nghiên cứu đã tìm hiểu về nhiều loại vi cấu trúc khác nhau của các loại sợi các bon thương mại trên thị trường. Họ khám phá ra rằng, sợi các bon với các tinh thể nhỏ kém định hướng có thuộc tính điện hóa tốt nhưng độ cứng thấp hơn thông thường. Ngược lại, sợi các bon có các tinh thể lớn, định hướng cao, sẽ có các thuộc tính điện hóa quá thấp để có thể sử dụng trong các viên pin có cấu trúc mới.

“Chúng tôi đã biết sợi các bon đa chức năng nên được sản xuất ra sao để đạt được khả năng lưu trữ năng lượng cao, trong khi vẫn đảm bảo độ cứng chấp nhận được” – Asp nói – “Độ cứng có giảm đi một chút cũng không phải là vấn đề với nhiều ứng dụng của sợi các bon như xe hơi chẳng hạn. Thị trường hiện bị thống trị bởi các vật liệu tổng hợp sợi các bon đắt tiền vốn có độ cứng dành cho máy bay. Do đó, các hãng sản xuất sợi các bon có tiềm năng mở rộng tính ứng dụng của nó”.

Trong nghiên cứu này, các loại sợi các bon với thuộc tính điện hóa tốt có độ cứng cao hơn một chút so với thép, trong khi cac loại sợi các bon với thuộc tính điện hóa kém lại cứng gấp đôi thép.

Các nhà nghiên cứu đang cộng tác với cả ngành công nghiệp xe hơi và hàng không. Leif Asp giải thích rằng đối với ngành công nghiệp hàng không, việc tăng độ dày của vật liệu tổng hợp sợi các bon là cần thiết để bù đắp cho việc giảm độ cứng của nó nhằm làm pin cấu trúc mới. Đồng thời, điều này còn giúp tăng khả năng lưu trữ năng lượng của chúng nữa.

“Mấu chốt là tối ưu các phương tiện ở cấp độ hệ thống – dựa trên các thuộc tính khối lượng, độ chắc, độ cứng và điện hóa. Đó là cách suy nghĩ mới đối với ngành công nghiệp xe hơi, vốn đã quen với việc tối ưu các thành phần riêng biệt. Pin cấu trúc có lẽ sẽ không hiệu quả như pin thông thường, nhưng bởi chúng có khả năng chuyên chở, chúng có thể mang lại những thay đổi lớn ở cấp độ hệ thống. Bên cạnh đó, mật độ năng lượng thấp hơn của pin cấu trúc sẽ làm chúng an toàn hơn pin tiêu chuẩn, đặc biệt là chúng không có chứa bất kỳ vật chất dễ bay hơi nào” – Asp cho biết.

Theo khoahoc.tv