Từ rác thải thành năng lượng: Máy phát điện nano ma sát và cảm biến tự cấp nguồn từ rác thải nhựa

Tác giả: Bùi Văn Tiến – Faculty of Material Technology – HCM City University of Technology _ VNU-HCM

Máy phát điện ma sát (TENGs) được biết đến là một trong những công nghệ hiệu quả nhất để thu điện từ năng lượng cơ học động học. Nhờ vào những ưu điểm như sự phong phú về vật liệu, trọng lượng nhẹ, chi phí thấp và hiệu suất cao ngay cả ở tần số vận hành thấp, TENGs đã được ứng dụng rộng rãi. Tuy nhiên, đầu ra điện năng và chi phí sản xuất của TENGs cần được cải thiện để ứng dụng thực tế. Mặt khác, xốp nhựa (PF), chủ yếu là polystyrene, đã gây ra ô nhiễm nhựa nghiêm trọng khi bị vứt bỏ sau khi sử dụng. Việc tìm kiếm một phương pháp tái chế PF hiệu quả về kinh tế là điều rất mong muốn.

Trong dự án này, chúng tôi tập trung vào sản xuất hàng loạt các TENGs công suất cao mới, sử dụng các vật liệu bỏ đi như xốp nhựa, chitosan từ vỏ tôm, cellulose và các dẫn xuất của nó. Quan trọng hơn, TENG được phát triển sẽ được áp dụng như một nguồn năng lượng cho các thiết bị vi điện tử tự cấp nguồn. Đầu tiên, các màng xốp PF tổ ong (HC) với mạng lưới vi lỗ tùy chỉnh sẽ được tổng hợp dựa trên sự phân tách pha có kiểm soát. Sau đó, các vật liệu tribo dương với cấu trúc vi mô lồi sẽ được tạo ra bằng cách sử dụng màng HC làm khuôn hy sinh. TENGs dựa trên các vật liệu tribo được chuẩn bị theo mẫu này được kỳ vọng sẽ mang lại hiệu suất đầu ra cao (mật độ công suất ≥ 10 W/m2) nhờ vào tính chất ma sát vượt trội của bề mặt có hoa văn cùng với khả năng điện hóa tuyệt vời của chitosan, cellulose và các dẫn xuất của cellulose. Sự phát điện mạnh mẽ, hiệu quả về chi phí và sản xuất hàng loạt của TENGs cho thấy công trình này có thể mở ra một con đường hiệu quả để tái chế rác thải nhựa, giảm ô nhiễm nhựa và giải quyết khủng hoảng năng lượng, cũng như mở ra các ứng dụng tiềm năng của TENGs cho Internet vạn vật (IoT).