Gỉ sắt và nước muối có thể kết
hợp với nhau để phát hiện (Ảnh: wtolenaars/Depositphotos)
Nước
muối là thành phần phổ biến trong pin, thường với vai trò là chất
điện phân. Nó xuất hiện trong đèn chạy bằng nước muối đơn giản, pin
dòng chảy oxy hóa-khử khổng lồ và thậm chí trong một nhà máy phát
điện thấm lọc thử nghiệm.
Nhưng
hệ thống mới hoạt động dựa trên một nguyên lý khác với tất cả những
trường hợp trên. Thay vì phản ứng hóa học, gỉ sắt phát điện bằng
cách sử dụng hiệu ứng điện động học hay năng lượng của chuyển động
của nước khi nước chảy qua. Cơ bản, nó hoạt động được vì các ion
trong nước muối hút các electron trong sắt nằm bên dưới lớp gỉ sắt.
Khi nước muối và dòng ion trôi qua, sức hút đó kéo các electron sắt
lại và sản sinh một dòng điện.
Chính hiệu ứng này trước đây đã được quan sát thấy bằng trong graphene
thay vì sắt và gỉ sắt nhưng vấn đề ở đây là graphene vẫn khó sản
xuất và nâng quy mô lên mức hữu ích. Sản xuất các tấm sắt lớn rồi để
cho gỉ sắt hình thành trên bề mặt là việc mà ngành công nghiệp hiện
tại đã được trang bị để đảm nhận.
Để
đảm bảo gỉ sắt hình thành ở dạng màng mỏng, đều, nhóm đã sử dụng
một quy trình được gọi lắng đọng hơi vật lý (PVD). Hơi oxit sắt được
làm cho đông tụ trên bề mặt để hình thành một lớp đồng dạng dày 10
nanomet. Sau đó, nhóm thử nghiệm nó bằng cách sử dụng các dung dịch
muối với nồng độ khác nhau.
Họ
phát hiện kỹ thuật này đạt hiệu quả bất ngờ khi chuyển đổi động
lượng thành điện – đạt hiệu suất khoảng 30% – và có thể phát được vài
chục mV và vài mA trên mỗi cm2 sắt phủ gỉ. Điều đó gợi ý rằng nâng
quy mô nó lên có thể phát được lượng điện năng hữu ích.
“Để
so sánh, các tấm sắt có diện tích 10 m2 có thể phát được vài kW điện
mỗi giờ – đủ cho một gia đình Mỹ tiêu chuẩn. Dĩ nhiên, các ứng dụng
ít đòi hỏi cao như các thiết bị điện áp thấp ở các địa điểm xa xôi
vẫn hứa hẹn hơn trong tương lai gần”, đồng tác giả nghiên cứu Tom Miller
cho biết.
Công
nghệ này còn có thể sử dụng để phát điện trên đại dương hoặc vùng gần
đại dương hay thậm chí trong cơ thể người.
“Chẳng hạn, năng lượng thủy triều hay những thứ nhấp nhô trong đại dương
như phao có thể được sử dụng để chuyển đổi năng lượng điện thụ động.
Bạn có nước muối chảy trong mạch máu trong các xung nhịp có chu kỳ.
Hiện tượng đó có thể tận dụng để cấp điện cho các thiết bị cấy ghép”,
Miller cho biết thêm.
LH
(New Atlas)