![[IMG]](http://photo.tinhte.vn/attach/public_image/btv/52034/tinhte.vn_4dc3e4bd96b27_Entropy-Battery-01.jpg)
Mới đây, các nhà khoa học đến từ đại học Stanford đã phát triển một loại ắc quy theo công nghệ nano cho phép tạo ra điện từ sự chênh lệch hàm lượng muối giữa nước ngọt và nước biển. Các nhà nghiên cứu hy vọng có thể sử dụng công nghệ này để tạo ra một nhà máy điện tại cửa sông: khu vực nước sông đổ ra đại dương. Theo đó, những "ắc quy entropy" (ắc quy nhiệt động lực hỗn hợp theo tên gọi) sẽ có các điện cực được nhúng vào vùng nước sông và nước biển để tạo ra dòng điện.
Việc tạo ra điện từ sự chênh lệch hàm lượng muối trong nước ngọt và nước biển không phải là một điều quá mới mẻ. Điển hình như công ty Statkraft của Na Uy đã xây dựng một nhà máy điện thử nghiệm công nghệ trên. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu Stanford do phó giao sư khoa học và kỹ thuật vật liệu Yi Cui dẫn đầu tin rằng phương pháp của họ sẽ hiệu quả hơn và chi phí xây dựng rẻ hơn.
Các nhà máy điện từ nước ngọt/nước muối hoạt động bằng cách thải ra năng lượng qua quy trình thẩm thấu. Nhóm nghiên cứu từ Stanford hướng đến lợi dụng năng lượng nhiệt động lực từ sự tương tác giữa nước ngọt và nước muối với các điện cực của ắc quy. Từ đó, một ắc quy nhiệt động lực hỗn hợp sẽ hoạt động bằng cách trao đổi chất điện phân (một loại chất lỏng chứa ion hoặc các hạt mang điện tích - trong trường hợp này là nước) giữa 2 trạng thái sạc và xả. Ion trong nước gồm natri và clo là 2 nguyên tố nguyên thủy của muối. Nước càng mặn thì lượng ion natri và clo càng nhiều và điện áp xuất ra càng cao.
Ắc quy ban đầu sẽ được đổ đầy nước ngọt và sạc. Sau đó, nước ngọt được thay bằng nước muối. Do nước muối có lượng icon nhiều hơn gấp 60 đến 100 lần nước ngọt nên điện thế sẽ tăng và ắc quy có thể xả ở điện áp cao hơn, mang lại nhiều điện hơn. Sau khi pin được xả hết, nước muối sẽ cạn và nước ngọt lại được đổ vào để bắt đầu lại quy trình.
Nhằm tăng hiệu suất của ắc quy, điện cực dương được làm từ các thanh măng-gan dioxit có kích thước nano. Trong khi đó, điện cực âm được làm bằng bạc. Thiết kế của các thanh điện cực giúp tăng 100 lần bề mặt tương tác với ion natri so với các vật liệu khác đồng thời cho phép ion di chuyển ra vào điện cực một cách dễ dàng. Theo báo cáo từ nhóm nghiên cứu Stanford, hiệu suất chuyển đổi năng lượng tiềm năng từ ắc quy sang điện đạt 74% và giáo sư Yi Cui tin rằng hiệu suất có thể đạt 85% nếu công nghệ tiếp tục được phát triển.
![[IMG]](http://photo.tinhte.vn/attach/public_image/btv/52034/tinhte.vn_4dc3e4bfcd205_Entropy-Battery-02.jpg)
Nhóm Stanford đã tính toán với 50 m khối nước ngọt trong mỗi giây, nhà máy điện dựa trên công nghệ trên có thể sản xuất đến 100 megawatt điện, đủ cho khoảng 100.000 hộ gia đình. Trong khi nước muối thì rất dồi dạo ở đại dương thì thể tích nước ngọt yêu cầu để quá trình có thể diễn ra là tại các cửa sông. Do đồng bằng sông và cửa sông là những môi trường nhạy cảm nên nhóm Stanford đã thiết kế ắc quy sao cho chỉ tác động tối thiểu đến hệ sinh thái. Hệ thống sẽ điều tiết một số dòng chảy của con sông để sản xuất điện trước khi đưa trở ra biển. Nước sau quy trình này là một hỗn hợp giữa nước sông và nước biển, nước được thải tại khu vực 2 dòng nước gặp nhau.
Trên thực tế, nước ngọt không chỉ bắt nguồn từ sông. Cui cho biết dòng xã lũ, nước bạc hay thậm chí nước thải được xử lý cũng có thể sử dụng trong quy trình. Và để tăng lợi ích, quy trình nhiệt động lực học hỗn hợp có thể được đảo ngược để sản xuất nước uống bằng cách khử muối từ nước biển.
Hiện tại, các nhà khoa học Stanford đang tìm cách điều chỉnh để đưa ắc quy entropy vào sản xuất thương mại. Một ví dụ, điện cực bằng bạc có giá rất cao và họ hy vọng có thể phát triển một vật liệu khác rẻ hơn để thay thế. Do ắc quy nhiệt động lực học hỗn hợp có thể chế tạo một cách đơn giản và sản xuất được nhiều năng lượng, nhóm nghiên cứu hy vọng rằng công nghệ của họ sẽ trở thành một nguồn năng lượng tái tạo quan trọng trong tương lai.
Theo: Gizmag
