Bẻ cong băng: Khai phá nguồn năng lượng sạch mạnh hơn 1.000 lần

[miro1510]

Băng tuyết - thứ tưởng chừng chỉ là phiền toái mùa đông – có thể trở thành nguồn năng lượng sạch trong tương lai.

Với hầu hết mọi người, băng là mối nguy hiểm: Đường trơn trượt, tai nạn giao thông, vỉa hè đóng băng. Nhưng nhóm nghiên cứu tại Đại học Giao thông Tây An (Trung Quốc) do giáo sư Xin Wen dẫn đầu đã phát hiện ra một đặc tính đặc biệt của băng – khả năng sinh điện khi bị uốn cong, gọi là “độ uốn điện”.

Khối băng có thể tạo ra dòng điện khi bị uốn cong, mở ra tiềm năng mới cho các ứng dụng công nghệ. (Nguồn: Interestingengineeri ng)

Trước đây, hiện tượng này từng được ghi nhận ở các sông băng va chạm hoặc tảng băng bị kéo căng, nhưng mức điện tạo ra quá yếu để ứng dụng thực tế. Bước đột phá lần này đến từ việc thêm muối vào băng.

Muối – chất xúc tác tạo dòng điện mạnh gấp 1.000 lần

Trong thí nghiệm, nhóm nghiên cứu đã đóng băng nước với các nồng độ muối NaCl khác nhau, tạo thành các mẫu băng hình nón, dầm và tấm. Khi thực hiện bài kiểm tra uốn cong ba điểm – đặt mẫu băng lên hai giá đỡ và đẩy từ trên xuống – họ ghi nhận dòng điện sinh ra mạnh hơn tới 1.000 lần so với băng nguyên chất.

Phân tích bằng kính hiển vi và quang phổ Raman cho thấy muối ngăn băng đóng băng hoàn toàn, tạo ra các kênh nước mặn siêu nhỏ. Khi băng bị uốn cong, chất lỏng trong các kênh này di chuyển, mang theo điện tích và tạo ra dòng điện.

Đá thông thường tạo ra tương đối ít dòng điện khi bị kéo căng, nhưng khi một khối đá muối bị uốn cong nước muối lỏng chảy bên trong sẽ tạo ra một dòng điện mạnh hơn.

Tiềm năng ứng dụng và thách thức

Băng hiện chiếm khoảng 10% diện tích bề mặt Trái Đất. Nếu khai thác được nguồn năng lượng này, các vùng lạnh giá – nơi năng lượng truyền thống khó tiếp cận – có thể được cung cấp điện sạch từ chính môi trường tự nhiên.

Không chỉ dừng lại ở Trái Đất, nhóm nghiên cứu còn kỳ vọng hiện tượng này có thể được ứng dụng tại các mặt trăng băng giá như Europa hay Enceladus – nơi nghi ngờ tồn tại đại dương ngầm và có thể trở thành “phòng thí nghiệm tự nhiên” cho công nghệ năng lượng mới.

Dù tiềm năng lớn, công nghệ này vẫn đối mặt với nhiều thách thức. Sau nhiều chu kỳ uốn cong, khả năng tạo điện của băng muối giảm tới 80%. Hiệu suất cũng chưa thể so sánh với các thiết bị áp điện thương mại, do phần lớn năng lượng bị thất thoát dưới dạng nhiệt.

Tuy nhiên, đây vẫn là một bước tiến quan trọng trong hành trình tìm kiếm nguồn năng lượng bền vững. Băng – từ chỗ là hiểm họa mùa đông – nay có thể trở thành đối tác tiềm năng trong quá trình chuyển đổi năng lượng toàn cầu.