Tham dự Tech Lounge

Tham dự Tech Lounge


Đại học Harvard tìm cách khai thác bức xạ hồng ngoại từ Trái Đất trả ngược vào không gian

bk9sw
20/3/2014 17:43Phản hồi: 26
Đại học Harvard tìm cách khai thác bức xạ hồng ngoại từ Trái Đất trả ngược vào không gian
reversesolar.jpg
Giáo sư Federico Capasso (trái) và cộng sự Steven J Byrnes.

Một nhóm các kỹ sư đến từ Harvard đã đưa ra lý thiết về một loại tế bào quang điện đảo ngược có thể tạo ra điện từ sự thất thoát nhiệt từ Trái Đất ra ngoài không gian. Trọng tâm của lý thuyết là việc sử dụng dòng năng lượng thất thoát từ hành tinh của chúng ta để tạo ra điện áp thay vì sử dụng nguồn năng lượng từ bên ngoài như công nghệ quang điện mặt trời truyền thống.

Lãnh đạo dự án, giáo sư vật lý ứng dụng Federico Capasso đã thực hiện nghiên cứu dựa trên những phát hiện có từ nửa thế kỷ trước. Cộng sự của ông, Steven J Byrnes đến từ trường kỹ thuật và khoa học ứng dụng thuộc Harvard (SEAS) cho biết: "Ánh sáng mặt trời sở hữu năng lượng, vì vậy tế bào quang điện có thể hữu dụng và bạn chỉ việc thu hoạch nguồn năng lượng này. Tuy nhiên, việc thu lại năng lượng từ ánh sáng hồng ngoại phản xạ trở lại từ Trái Đất là điều không hề đơn giản và ít trực quan hơn. Bởi lẽ bạn sẽ không biết được bao nhiêu năng lượng có thể tạo ra bằng cách này hoặc liệu có đáng để theo đuổi phương pháp này hay không chỉ đến khi bạn ngồi lại và thực hiện các phép tính."

Nhóm nghiên cứu đã đề xuất 2 loại hình thu hoạch năng lượng thải hồi: loại hình đầu tiên tương tự một máy phát điện nhiệt mặt trời và loại hình còn lại giống như tế bào quang điện ngoại trừ việc nó hoạt động ngược so với các tế bào quang điện thông thường.

Hệ thống thu hoạch thứ nhất sử dụng 2 đĩa vật liệu - 1 đĩa có nhiệt độ tương đương nhiệt độ Trái Đất và đĩa thứ 2 đặt ở trên cùng được làm từ một loại vật liệu siêu phát xạ được thiết kế để phát nhiệt lên không trung. Trong một thí nghiệm được thực hiện tại Lamont, Oklahoma, các nhà nghiên cứu đã nhận thấy sự khác biệt về nhiệt giữa 2 lớp đĩa có thể tạo ra một vài watt điện trên mỗi mét vuông, tính cả ban ngày lẫn ban đêm. Mặc dù họ đang đối mặt với những thử thách như tìm cách giữ cho đĩa vật liệu ở trên lạnh hơn môi trường xung quanh và hiệu năng hệ thống còn hạn chế. Thế nhưng, các thí nghiệm cho thấy lý thuyết đã được kiểm chứng trên thực tế và nhờ hiệu ứng nhiệt điện, sự khác biệt về nhiệt có thể tạo ra điện. "Phương pháp này trực quan hơn bởi chúng tôi đang kết hợp các nguyên lý động cơ nhiệt và làm mát bức xạ quen thuộc để triển khai," Byrnes nói.


Hệ thống thứ 2 tạo ra điện áp bằng cách khai thác nhiệt độ ở một tỉ lệ nhỏ hơn rất nhiều. Hệ thống dựa trên sự khác biệt về nhiệt giữa các thành phần điện tử nano như diode và ăng-ten. Nhờ một học thuyết bị bỏ quên kể từ cuối những năm 1960, nhóm nghiên cứu đã tìm cách sử dụng sự chênh lệch nhiệt độ để định hướng nhiễu điện.

Giáo sư Capasso cho biết phương pháp trên đã được xem xét từ năm 1968. Lúc đó, nhà phát minh J. B. Gunn đã đệ trình sáng chế về một loại diode mang tên ông để sử dụng trong radar cảnh sát. Tuy nhiên, mọi thứ đã bị chôn vùi trong các tài liệu và bị lãng quên. Các biểu đồ của Gunn cho thấy nếu một diode có nhiệt độ cao hơn so với một điện trở, một dòng điện có thể được truyền hướng đến thành phần mát hơn. Bằng ý tưởng này, Capasso đã gợi ý rằng các ăng-ten nhỏ hướng lên trời có thể được dùng để làm mát khu vực chứa mạch điện, qua đó tạo ra các dòng định hướng theo lý thuyết của Gunn.

Theo một báo cáo được đăng tải trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences, một thiết bị dạng đĩa mỏng có thể được phủ ngoài với các mạch điện nhỏ, đặt hướng lên trời và có thể dùng để tạo ra điện. Những cải tiến về công nghệ điện tử siêu nhỏ, các vật liệu mới như graphene và công nghệ chế tạo nano có thể hiện thực hóa hệ thống này.

Byrnes nói: "Chúng ta đã nghiên cứu công nghệ diode hồng ngoại trong suốt 50 năm qua mà không có nhiều tiến bộ. Vì vậy, những cải tiến điển hình như công nghệ chế tạo nano là yếu tố cơ bản để khiến diode hồng ngoại tốt hơn, có tỉ lệ lớn hơn và có thể tái sản xuất được nhiều hơn." Ông cũng thừa nhận rằng các diode hiện tại bị giới hạn về khả năng hoạt động ở điện áp thấp. Ông nói: "Nếu có càng nhiều năng lượng được truyền qua trong một mạch đơn, các thành phần trong hệ thống càng dễ thực hiện các chức năng mong muốn. Nếu bạn khai thác năng lượng từ bức xạ hồng ngoại, điện áp sẽ rất thấp. Điều này có nghĩa rất khó để tạo ra một loại diode hồng ngoại có thể hoạt động hiệu quả."

Tuy nhiên, với những loại diode mới hiện đang được thiết kế để làm việc với các điện áp thấp chẳng hạn như diode đường hầm (tunnel diode) hay diode đạn đạo, thách thức này có thể sớm được giải quyết. Nhóm nghiên cứu cũng gọi ý rằng trở kháng của các thành phần mạch điện có thể tăng lên để nâng điện áp lên một cấp độ thực tiễn hơn.

Một khó khăn khác là tốc độ, theo Byrnes: "Chỉ có 1 loại diode có thể đóng mở với tốc độ 30 nghìn tỉ lần mỗi giây, đủ để tiếp nhận tín hiệu hồng ngoại. Chúng tôi cần giải quyết vấn đề về tốc độ yêu cầu cùng lúc với vấn đề điện áp và trở kháng. Giờ đây, chúng tôi đã hiểu rõ hơn về những ràng buộc và thông số và chúng tôi đang ở điều kiện thuận lợi để phát triển một giải pháp."

Theo: Harvard
26 bình luận
Chia sẻ

Xu hướng

U.Keitaro
ĐẠI BÀNG
10 năm
tại sao nhỉ, mặt trời chưa đủ mạnh à @.@
liongates
ĐẠI BÀNG
10 năm
@U.Keitaro Hiệu suất pin quang điện mới chỉ khoảng 10% thôi bác.
@liongates Hiệu suất lượng tử thấp lắm bác nhỉ
Toàn từ chuyên ngành không hiểu gì hết á:eek:
Quên hết khái niệm rùi
năng lượng mặt trời còn ko khai thác đc hết, giờ bày trò khai thác bức xạ ngược lại làm cái gì ko biết đc.
liongates
ĐẠI BÀNG
10 năm
@dinhmanhht86 Khai thác không hết sao bây giờ nhiên liệu vẫn là vấn đề nan giải bác, sao vẫn phải xây dựng điện hạt nhân, sao vẫn phải đào khí đốt, sao thằng hàng xóm vẫn còn tham biển Đôg? Không phải khai thác ko hết mà là ko biết khai thác hết, bây giờ người ta có khả năng khai thác nguồn năng lượng mới bác đã biết gì nhiều, triển vọng là bao nhiêu mà đã bay vào dè bỉu, chê bai những người làm việc cật lực vì tương lai thế này.
ltrcong
ĐẠI BÀNG
10 năm
@dinhmanhht86 Buổi tối không có nắng thu bức xạ ngược...
@liongates Thế bác hiểu thế nào là bức xạ ngược, năng lượng trực tiếp từ mặt trời ko tìm cách khai thác hiệu quả đi. Lại còn đi khai thác cái năng lượng từ trài đất phát xạ trở lại vũ trụ. Bác nghĩ cái nào thực tế hơn, xàm
@liongates nghiên cứu thì là nghiên cứu thôi, có những nghiên cứu phải sử dụng trong 1 tương lai rất xa 😆 trước mắt chỉ cần tăng hiệu suất pin quang điện lên thì nó đã gấp mấy cái bức xạ ngược này rồi
Ins
Trứng
10 năm
Bay mãi
Hihi.. Thành viên tinhte mình cái gì cũng bít.. Và cái gì cũng chưa biết.. Cái chưa biết mà làm bộ bít thì.... Hic.. Chả bít lun..
thu bức xạ ngược có nên ko nhỉ, theo mình biết thì bản thân trái đất có 1 lớp tự phòng vệ là khí quyển và ozon, nó phản hồi lại bớt bức xạ từ mặt trời vào trái đất. Điều này giúp cho nhiệt độ trái đất ko bị tăng cao, nhưng nếu cố gắng thu lượng bức xạ này về thành 1 dạng năng lượng khác (điện) thì nguồn năng lượng này vẫn cứ được hấp thụ về trái đất theo dạng này hoặc dạng khác (bảo toàn năng lượng) như vậy liệu chăng sẽ gián tiếp gây ra sự nóng lên của trái đất ko
cái anh quần vàng sao súng ống to thế 😕
@tran tuan kiet bố khỉ
V’t
TÍCH CỰC
10 năm
Có lẽ thuyết này cũng sẽ lại bị bỏ quên thôi
tại sao mấy thằng mỹ nó thi không đạt huân chương vàng olympia như Việt Nam mà khoa học nó đỉnh thía nhỉ??? 😁
@stanley nguyen Vì nó quá mải nghiên cứu đến nỗi quên mất là có giải thưởng dành cho các nhà... học gạo.
thì ra là vậy
Buoi toi thi noi khac tren trai dat van co Anh sang mat troi ma
Chả hiểu gì luôn, bức xạ cái khỉ gì, sao ko khoan xuống lòng đất mà lấy nhiệt ở dưới đó. Thấy cái này cứ mơ hồ thế nào ấy
2 Ông trong ảnh đầu "Sạn" Phải biết
quocthang88
ĐẠI BÀNG
10 năm
quá đỉnh cho ý tưởng. Vấn đề ở đây ko phải là khả thi hay ko, mà vấn đề là họ dám tưởng tượng, dám nghĩ, dám tìm tòi, dám bắt tay vào làm. Chứ ko phải như các anh keyboard hero : )
có ai nhìn công thức trên bảng xong hoa cmn mắt như em ko 😁

Xu hướng

Bài mới









  • Chịu trách nhiệm nội dung: Trần Mạnh Hiệp
  • © 2024 Công ty Cổ phần MXH Tinh Tế
  • Địa chỉ: Số 70 Bà Huyện Thanh Quan, P. Võ Thị Sáu, Quận 3, TPHCM
  • Số điện thoại: 02822460095
  • MST: 0313255119
  • Giấy phép thiết lập MXH số 11/GP-BTTTT, Ký ngày: 08/01/2019