LÁ NHÂN TẠO QUANG HỢP SẢN XUẤT ĐIỆN

Một lá nhân tạo được phát triển tại MIT, mô phỏng giai đoạn đầu của quá trình quang hợp. Nó sử dụng ánh sáng mặt trời tạo ra một phản ứng hóa học sản xuất hydro.

Lá bao gồm một tấm mỏng silicon được đặt trong một xô nước. Khi ánh sáng mặt trời tiếp xúc với lá, nó bắt đầu quá trình điện phân nước thành oxy và hydro. Các chất khí có thể được thu giữ và sử dụng năng lượng từ pin nhiên liệu (Là một loại pin chuyển trực tiếp năng lượng. Điện năng được tạo ra như một phần của phản ứng hóa học giữa dung dịch điện phân và nhiên liệu như dầu hỏa hoặc khí đốt công nghiệp. Nhiên liệu được cung cấp cho pin từ nguồn bên ngoài.).

Daniel Nocera, giáo sư hóa học tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) là nhà nghiên cứu chính của dự án. Ông nhận thấy một tương lai trong đó mọi người có thể sử dụng công nghệ để tạo ra điện, những lá Mimics có thể được đặt trên mái nhà giống như những tấm pin mặt trời. Lá nhân tạo Mimics được làm từ vật liệu giá rẻ, có sẵn rất nhiều trên trái đất, điều này khiến những thiết bị này có giá cả phải chăng hơn. Tất cả những gì bạn cần để tạo ra hydro là một xô nước. Với công nghệ này mở ra một kỷ nguyên các máy phát điện xanh và rẻ hơn nhiều.

Tại thời điểm hiện nay, việc lưu trữ hydro dễ nổ đặt ra những khó khăn cho công nghệ này. Tuy nhiên, kết hợp với các công nghệ khác đang được phát triển hiện nay, chẳng hạn như lưu trữ hydro trong chất lỏng carbazole để vô hiệu hóa tính chất dễ bay hơi của hydrogen, làm cho công  nghệ lá nhân tạo tiến một bước gần hơn đến một tương lai phát điện sạch.

Trong năm 2008, Nocera và nhóm của ông phát hiện ra rằng một vật liệu được gọi là cobalt phosphate hoạt động như một chất xúc tác để giải phóng các phân tử oxy (O2) từ nước khi có một dòng điện đi qua.

Bảng silicon hoạt động như một pin quang điện: ánh sáng mặt trời xuyên qua hấp thụ các phần của tế bào năng lượng từ đó tạo ra một dòng điện. Bằng cách gắn một lớp phosphate coban vào một bên của tấm silicon, các nhà nghiên cứu đã phát triển một thiết bị chạy bằng ánh nắng mặt trời giải phóng oxy.

Nhưng họ chưa tìm thấy cách để tạo ra các phân tử hydro (H2). Các ion hydro (H +) được giải phóng từ các phân tử nước (H20), nhưng chúng không hình thành các phân tử hydro. Nhóm nghiên cứu giải quyết điều này bằng cách phủ một lớp hợp kim thép niken-molybdenum ở phía bên kia của tấm silicon. Chất xúc tác này khiến các ion hydro kết hợp với các điện tử tạo thành các phân tử hydro.

Hiện nay, các lá nhân tạo có thể chuyển đổi khoảng 2.5% năng lượng từ ánh sáng mặt trời thông qua việc sản xuất hydro bằng các thiết bị không dây, một biến thể sử dụng dây để kết nối các chất xúc tác cho các pin mặt trời đạt được 4.7% hiệu quả. (Các Pin mặt trời thương mại hiện nay có hiệu suất hơn 10%). Một câu hỏi mà Nocera và các cộng sự sẽ cần giải quyết, để tạo ra các máy phát điện có cấu hình thực sự sẽ hiệu quả hơn, và chi phí liệu có hiệu quả về lâu dài. 

TỔNG HỢP

KEYTECH

ĐỘT PHÁ TRONG THIẾT KẾ TURBIN GIÓ

Một thiết kế mang tính cách mạng tăng gấp ba lần sản lượng tua-bin gió và cạnh tranh với năng lượng hạt nhân. 

Gần đây, Nhật Bản đã kêu gọi chú ý hơn đến các nguồn năng lượng tái tạo. Tình cờ, trong cùng thời điểm xảy ra cuộc khủng hoảng hạt nhân tồi tệ nhất thế giới tàn phá Fukushima, thì một hệ thống cực kỳ sáng tạo Tuabin gió được Đại học Kyushu đưa vào thử nghiệm. Với một sự hứa hẹn tạo ra gấp 2 - 3 lần điện năng so với mô hình năng lượng truyền thống. Thiết kế tua-bin mới minh họa tiềm năng cho một tương lai năng lượng sạch hơn trên toàn thế giới, loại bỏ nguy hiểm từ các nhà máy phát điện hạt nhân.

Trong khi năng lượng từ tua-bin gió, hiện đang chiếm ít hơn một phần trăm của tổng số điện năng được tạo ra ở Nhật Bản, bước đột phá mới trong thiết kế cung cấp đủ lý do để tăng sản xuất điện năng. Thiết bị máy phát điện mới này được gọi là Windlens. Ông Yuji Ohya - Giáo sư động lực học năng lượng tái tạo và năng lượng cơ học ứng dụng, cùng nhóm nghiên cứu của ông tại Đại học Kyushu đã tạo ra một loạt các tua-bin, có thể làm giảm chi phí năng lượng gió, ít hơn so với than đá và năng lượng hạt nhân.

Hai vấn đề lớn liên quan đến các tuabin truyền thống, là sản xuất năng lượng chưa hiệu quả và gây ra ô nhiễm tiếng ồn. Tuy nhiên, nghiên cứu của Giáo sư Kyushu cho thấy rằng, gắn một vòng uốn cong vào phía trong chu vi cánh quạt tuabin, giúp tăng tập trung luồng không khí nhanh hơn gấp 2-3 lần so với tốc độ như trước. Đây cũng là một cải tiến về an toàn nhờ bao bọc quanh các cạnh ngoài của cánh quạt, đồng thời cũng làm ô nhiễm tiếng ồn giảm so với các mô hình cũ.

Để tận dụng lợi thế tiềm năng về năng lượng gió ven biển Nhật Bản, đội Kyushu cũng đã thiết kế các tuabin hình lục giác giúp giảm chi phí, nhưng vẫn đủ mạnh để chịu đựng điều kiện biển. Ngoài ra, để cải tiến cấu trúc tổng thể của các tuabin truyền thống, đội nghiên cứu cũng sẽ làm cho hệ thống máy phát điện này dễ dàng hơn khi liên kết các tuabin trên biển với nhau và tiện lợi mở rộng nền tảng.

Giai đoạn thử nghiệm hiện nay là gì?

Một vài loại tua-bin máy phát điện được thiết kế với xếp hạng năng lượng khác nhau, và đa phần vẫn còn trải qua thử nghiệm. Tính đến tháng ba năm nay, hai đơn vị tua-bin với công suất 7-10 KW (đường kính cánh quạt bằng 12,8m) đã được cài đặt trong khuôn viên trường Đại học Kyushu để thử nghiệm thực địa.

Các máy nhỏ hơn với công suất 3 đến 5 KW (đường kính cánh quạt 2,5 m) sử dụng phổ biến hơn, được chọn sử dụng cho một số hoạt động công nghiệp, lắp đặt tại nhiều địa điểm, bao gồm các tỉnh Cam Túc của Trung Quốc cho một dự án thủy lợi sa mạc, và một số vùng ven biển các khu vực trong thành phố Fukuoka, Nhật Bản.

Tuy nhiên, kiểm tra thực nghiệm phải mất thời gian, có thể là vài tháng đến hai năm trước khi Windlens thực sự có những tác động đáng kể đến hệ thống năng lượng của Nhật Bản, và toàn thế giới. Các tin tốt là "Windlens đã thu hút được kỳ vọng lớn trên toàn cầu, và sẽ là một sự tác động rất lớn, với các thế hệ năng lượng không chỉ ở Nhật Bản, mà ở Vương quốc Anh, EU, Mỹ, Canada và các bộ phận khác trên thế giới, thử nghiệm đã cho kết quả tốt về việc thực hiện thiết kế và an toàn ", ông Matsuuar cho biết.

TỔNG HỢP

KEYTECH

MÁY PHÁT ĐIỆN KÍCH THƯỚC BA LÔ ĐEO LƯNG

Không thể tượng nổi chúng ta sẽ sống, làm việc như thế nào mà không có điện. Nó là một phần của cuộc sống hiện đại. Ngay cả những cá nhân, người có nhiệm vụ ở các vùng sâu xa xôi, nơi không thể cung cấp điện. Họ không thể vận hành máy móc, mọi thứ phải hoạt động thủ công. Do đó, Bourne Energy, trụ sở tại California đã phát minh ra một máy phát thủy điện phá vỡ kích thước thông thường của máy phát điện, làm cho năng lượng dường như có thể cầm tay. Máy phát điện Backpack Power Plant của Bourne có kích thước cỡ một chiếc ba lô tiêu chuẩn.
Bourne RiverStar (do Mỹ phát minh mang số 7.492.054 B2 có bằng sáng chế đang chờ cấp). Hệ thống động năng độc lập với module khép kín bao gồm bộ ổn định, bộ hấp thụ năng lượng, sự truyền tải năng lượng, hệ thống giám sát, chuyển đổi năng lượng và hệ thống kiểm soát điều khiển.
Nó được thiết kế để được vận hành dựa vào sức mạnh dòng chảy của những con sông. RiverStar không yêu cầu một con đập hay hồ chứa nước, thay vào đó nó sản xuất thủy điện dọc theo một phần của một con sông.

RiverStar kết nối với module kế tiếp ở độ sâu 10 feet  thông qua một dây cáp thép tăng cường. Cả hai đầu của dây cáp được neo vào bờ ở cùng độ sâu đó. Cáp neo dùng để truyền tải điện năng và cũng là đường dây điều khiển. Tuabin RiverStar được cố định bởi sự kết hợp của dây cáp và thanh chống kết nối với  phao được bố trí hợp lý, và bánh lái duy trì hướng chính xác theo hướng dòng chảy con sông hiện tại. Bộ dẫn động Tua-bin là một module máy phát điện độc quyền. Công suất phát điện của mỗi RiverStar lên đến 50 kW với 4 mức cường độ dòng điện (thay đổi theo tốc độ hiện tại).

Các mảng RiverStar có thể được xếp chồng lên nhau dưới một đoạn sông. Một  mảng trung bình bao gồm  20 RiverStar – 50 RiverStar có thể sản xuất khoảng 1 MW điện đủ  để cung cấp năng lượng cho khoảng 1,000 hộ gia đình tiêu thụ điện ở mức trung bình. Phiên bản của RiverStar có thể hoạt động hoàn toàn dưới nước. Các đơn vị này có quy trình sản xuất điện khép kín thông minh, tự cung, đa chức năng, tự điều chỉnh, một hệ thống sản sinh năng lượng độc lập.

Hệ thống này có thể được áp dụng cho mọi con sông, do đó mở ra các khu vực rộng lớn chưa được khai thác thủy điện trên toàn thế giới. Các mảng module RiverStar có thể được giăng ngang sông với một số lượng lớn. Nó được phát triển theo hướng không chỉ phục vụ cho những khu vực vùng sâu, không thể cung cấp điện, mà còn phục vụ cho quân đội.
Mỗi người lính có thể mang theo thiết bị máy phát điện tương tự, có tên Backpack Power Plant-Type 2 (BPP-2) của Bourne, một phiên bản khác của RiverStar. Chỉ cần ở đâu có dòng nước chảy, một dòng suối nhỏ cũng đủ đáp ứng nhu cầu năng lượng cho quân đội.

Mỗi một thiết bị BPP-2 có chiều dài khoảng 0,9m, nặng hơn 11 kg sản xuất khoảng 600W điện. Khi nhiều máy BPP-2 kết nối chung với nhau, có thể tạo ra lượng điện tới 20 KW. Loại máy phát điện ba lô này không cần năng lượng để hoạt động, nên nó không tạo ra nhiệt độ cao cũng như bất kỳ loại chất thải nào.
TỔNG HỢP
KEYTECH