Pin mỏng như giấy làm từ nước thải

Loại pin giấy này mỏng nhẹ, có thể gấp lại và nguyên liệu chính tạo năng lượng là... nước thải.

Pin giấy (paper battery), có thể gập gọn lại một cách dễ dàng, là một phần của nghiên cứu mới được gọi là papertronics (sự kết hợp giữa giấy và điện tử).

Pin giấy là ví dụ mới nhất về pin sinh học (bio-batteries: lưu trữ năng lượng được tạo ra bởi các hợp chất hữu cơ), do các thành phần cần thiết để làm ra loại thiết bị điện tử này thường dễ dàng tìm được ở ngay cả các vùng xa xôi của thế giới, nơi chưa có điện lưới.

Kỹ sư Seokheun "Sean" Choi từ Đại học Binghamton phát biểu: "Papertronics gần đây đã nổi lên như một phương thức đơn giản và chi phí thấp để cung cấp năng lượng cho cảm biến chẩn đoán dùng một lần”.

Các nhà khoa học mới phát triển một loại pin giấy với năng lượng được tạo ra bởi vi khuẩn có trong nước thải. Họ cho rằng, đây là nguồn năng lượng giá rẻ, dễ dàng sản xuất dùng được cho các cảm biến y tế ở vùng sâu vùng xa khu vực đang phát triển.

Để làm pin, các nhà nghiên cứu đặt một mảnh nitrat lên một tờ giấy sắc ký. Trên cùng, họ đặt một lớp mỏng sáp để tạo ra điện cực dương của pin.

Ở phía bên kia của tờ giấy, điện cực âm được tạo ra với một vài giọt chất lỏng chứa vi khuẩn từ nước thải.

Khi giấy gấp lại để các cực âm và cực dương tiếp xúc, pin tạo ra năng lượng do sự trao đổi chất của vi khuẩn, còn được gọi là hô hấp tế bào (cellular respiration).

Dung lượng điện của pin giấy này phụ thuộc vào lượng giấy, cách xếp chồng lên nhau và gấp lại.

Trong thử nghiệm của các nhà nghiên cứu, họ đã có thể tạo ra 31,51 microwatt ở 125,53 microamps với 6 pin (3 cục pin/hàng gấp lên 3 cục khác), và 44,85 microwatt ở 105,89 microamps (6 pin, gấp lên 3 pin khác).

Các nhà nghiên cứu thừa nhận rằng còn rất nhiều việc phải làm để khắc phục và nâng cao chất lượng pin. Hiện tại, sẽ phải mất hàng triệu tờ pin giấy để tạo ra đủ năng lượng cho một bóng đèn 40 watt, vì vậy loại công nghệ này chưa thể là một giải pháp để cấp điện cho thiết bị điện tử thông thường.

Nhưng theo các nhà nghiên cứu, pin đã đủ mạnh để chạy cảm biến sinh học đơn giản cho thiết bị theo dõi mức độ glucose ở bệnh nhân tiểu đường. Từ đó, nó có thể giúp hỗ trợ y tế khẩn cấp cho người cần giúp đỡ ở những nơi không có điện.

Trong bài báo trên Advanced Materials Technologies, ông Choi chia sẻ thêm: "Trong số rất nhiều pin giấy, pin với công nghệ nhiên liệu tế bào vi khuẩn được cho là kém phát triển nhất”.

Do vậy, khi nghiên cứu ra loại pin này, họ rất vui mừng bởi vì các vi sinh vật có thể thu hoạch năng lượng điện từ bất kỳ loại nguồn phân hủy sinh học nào tương tự như từ nước thải, vốn là thứ có nhiều và sẵn.

Tôi tin rằng loại pin giấy sinh học sẽ là một nguồn năng lượng trong tương lai”, nhà nghiên cứu lạc quan.

Đây không phải là lần đầu tiên các nhà nghiên cứu thử nghiệm với thiết kế pin dễ uốn xếp. Năm ngoái, một nhóm nghiên cứu từ Mỹ và Trung Quốc đã làm ra pin lithium-ion theo phong cách origami mà trong đó kết hợp ‘nếp gấp mềm’ để nó có thể căng ra và co lại linh hoạt.

Vài tháng sau đó, các nhà nghiên cứu ở Thụy Điển đã phát triển một thứ gọi là ‘giấy điện’ - một loại giấy làm bằng cellulose và polymer có khả năng lưu trữ năng lượng. Mới tháng trước đây thôi, các nhà khoa học tại Anh đã công bố một thiết kế pin lithium-sulphur lấy cảm hứng từ ruột người cũng xếp gọn dễ dàng.

Tạ Ban (Sciencealert)

TinNB TrungTin tức