Anh Anders Bo Skov và các cộng sự đang cố gắng phát triển các phân tử có khả năng khai thác và tích tụ một lượng lớn năng lượng mặt trời, tồn trữ nó trong một khoảng thời gian đáng kể, và giải phóng theo ý muốn.

Tuy nhiên, ý tưởng này hiện đang vấp phải một quy luật tự nhiên oái oăm. Đó là khi các phân tử tích tụ càng nhiều năng lượng thì khoảng thời gian có thể tồn trữ lại giảm đi, và ngược lại.

Anh Skov, một nghiên cứu sinh tại Đại học Copenhagen, có thể đã xác định được một giải pháp cục bộ để lưu trữ năng lượng mặt trời theo ý muốn.

Hiện anh đang làm việc với các phân tử gọi là hệ thống Dihydroazulene-Vinylheptafulvene. Nói một cách đơn giản, hệ thống này lưu trữ năng lượng bằng cách biến đổi hình dạng phân tử, nhưng mỗi lần nhóm nghiên cứu cố gắng thiết kế các phân từ tốt hơn, thì chúng sẽ mất một phần khả năng duy trì cái hình dạng “tồn trữ năng lượng” này, theo giáo sư hóa học Mogens Brondsted Nielsen.

Anders Bo Skov. (University of Copenhagen)
Anh Anders Bo Skov. (Ảnh: Đại học Copenhagen)

“Bất kể chúng tôi làm gì để ngăn chặn điều này, các phân tử vẫn sẽ quay trở lại hình dạng ban đầu và giải phóng năng lượng tồn trữ chỉ sau một hoặc hai giờ đồng hồ. Thành công của Anders nằm ở chỗ anh đã tìm ra cách tăng gấp đôi mật độ năng lượng trong một phân tử để có thể cố định hình dạng của nó trong một trăm năm.

“Vấn đề duy nhất hiện nay là làm thế nào khiến phân tử đó giải phóng năng lượng trở lại. Phân tử đó dường như không muốn quay trở lại hình dạng lúc ban đầu”, Giáo sư Brondsted giải thích.

Chỉ là bước khởi đầu?

Bất kể áp dụng phương pháp nào, thì trên lý thuyết vẫn sẽ tồn tại một ngưỡng giới hạn mật độ của năng lượng được lưu trữ. Sau đó mới tính đến trạng thái thực tế.

Trên lý thuyết, một ki-lô-gam phân tử bình thường có thể lưu trữ một triệu đơn vị (jun) năng lượng nếu chúng được thiết kế hoàn hảo. Với chừng đó năng lượng, chúng ta có thể đun sôi ba lít nước từ nhiệt độ phòng.

Trong khi đó, một ki-lô-gam phân tử của anh Skov chỉ có thể đun sôi 0,075 lít nước nhưng chỉ mất ba phút. Điều này có nghĩa các phân tử của anh có thể đun sôi 15 lít nước trong mỗi giờ. Skov và người hướng dẫn anh (làm luận văn tốt nghiệp) đều nhận định đây mới chỉ là bước khởi đầu.

“Thành quả của Anders là một bước đột phá then chốt. Phải thừa nhận rằng chúng tôi không có một phương pháp hiệu quả để giải phóng năng lượng theo nhu cầu, và có lẽ chúng tôi nên gia tăng mật độ năng lượng hơn nữa. Nhưng hiện nay chúng tôi đã biết được hướng đi cần thiết để thành công”, Giáo sư Brondsted nói.

Hoàn toàn không độc hại

Các phân tử của anh Skov có thể duy trì ổn định ở nhiều mức độ, chứ không chỉ ở một mức như ví dụ trên. Chúng có thể khai thác được nguồn năng lượng mặt trời bền vững, và lại không độc hại.

“Khi đề cập đến khả năng lưu trữ năng lượng mặt trời, đối thủ đáng gờm nhất là pin lithium ion, nhưng lithium là một kim loại độc hại. Phân tử của tôi không giải phóng CO2 hay bất cứ hợp chất hóa học nào khác trong quá trình hoạt động. Nó hoạt động theo nguyên tắc ‘ánh sáng đi vào – dòng điện đi ra’.

“Và khi các phân tử này hao mòn, chúng sẽ phân hủy thành một loại phẩm màu có trên hoa cúc”, anh Skov nói.

Chi tiết về công trình nghiên cứu đã được đăng tải gần đây trên tạp chí Chemistry: European Journal.

Tác giả: Jes Andersen, Đại học Copenhagen.
Đọc bản gốc ở đây.
Thanh Long biên dịch

Xem thêm:

Từ Khóa: