Một nghiên cứu mới đây đã phát hiện ra rằng băng, đặc biệt là băng mặn, có khả năng tạo ra điện khi bị uốn cong, một hiện tượng được gọi là hiệu ứng flexoelectric. Nghiên cứu này, do nhà vật lý Xin Wen từ Đại học Giao thông Tây An, Trung Quốc, dẫn đầu, đã được công bố trên tạp chí Nature vào ngày 15 tháng 9.
Trong thí nghiệm của mình, nhóm nghiên cứu đã làm việc với băng mặn và nhận thấy nó tạo ra điện tích mạnh hơn gấp 1.000 lần so với băng thông thường. Phát hiện này mở ra những hướng đi mới trong việc tìm hiểu về sự hình thành điện trong tự nhiên và tiềm năng khai thác năng lượng từ băng.
Trước đây, giới khoa học đã biết rằng sự va chạm giữa các sông băng hoặc hiện tượng nứt vỡ ở thềm băng có thể tạo ra điện do áp lực lớn. Tuy nhiên, tính chất flexoelectric của băng vẫn còn là một bí ẩn. Để làm sáng tỏ điều này, Wen và các đồng nghiệp đã mô phỏng trong phòng thí nghiệm sự va chạm giữa các hạt băng nhỏ và lớn, tương tự như những gì xảy ra trong các đám mây giông. Kết quả cho thấy có sự tương đồng với các hiện tượng tự nhiên, cho thấy rằng tương tác giữa các hạt băng có liên quan đến sự hình thành sét trong cơn giông. Các tính toán của nhóm nghiên cứu về mật độ điện tích flexoelectric tạo ra từ va chạm của băng trong đám mây giông đã chứng minh rằng hiệu ứng flexoelectric ở băng có thể đóng góp vào việc hình thành sét.
Một phát hiện quan trọng khác của nghiên cứu là muối giúp tăng cường đáng kể khả năng tạo điện của băng. Khi nhóm nghiên cứu uốn cong các tấm băng với độ mặn khác nhau, họ nhận thấy rằng các tấm chứa nồng độ muối cao hơn tạo ra lượng điện lớn hơn, đạt đỉnh khi băng có 25% muối. Điều đáng chú ý là điện tích tạo ra không chỉ mạnh hơn 1.000 lần so với băng thông thường mà còn mạnh hơn 1.000.000 lần so với việc chỉ sử dụng muối.
Lý giải cho hiện tượng này là do dòng chảy của các phân tử nước, muối và ion bị đẩy từ phía bị nén sang phía bị kéo giãn của tấm băng mặn khi nó bị uốn cong. Băng là một chất đa tinh thể, có cấu trúc bao gồm nhiều loại tinh thể khác nhau, tạo điều kiện cho các ion di chuyển qua khoảng trống giữa chúng. Tại nơi giao nhau giữa băng và lớp mỏng nước băng tan chảy trên bề mặt, các ion dương và âm bám không đồng đều, dẫn đến dòng phân tử và ion thu được điện tích toàn phần và tạo ra dòng điện.
Nhóm nghiên cứu cho rằng lượng điện từ hiệu ứng flexoelectric có thể rất lớn nếu chúng ta có thể thu thập năng lượng từ nước băng. Với khoảng 1/10 bề mặt Trái Đất được bao phủ bởi băng, phần lớn là băng mặn, nước băng tan bên dưới các sông băng và thềm băng chứa đầy ion có thể được sử dụng để sản xuất điện. Điều này hứa hẹn một nguồn năng lượng bền vững trong tương lai.
“Hiệu ứng flexoelectric cao của băng mặn giúp viễn cảnh khai thác năng lượng từ băng tiến gần hơn đến hiện thực, cho phép thu thập điện ở khu vực băng phủ trên Trái Đất và những thế giới có đại dương băng bao phủ như mặt trăng Europa của sao Mộc hoặc Enceladus của sao Thổ”, nhóm nghiên cứu nhấn mạnh.
Mặc dù nghiên cứu này vẫn đang ở giai đoạn đầu, nhưng nó đã mở ra một hướng đi đầy hứa hẹn trong việc khai thác năng lượng từ các nguồn tài nguyên tự nhiên. Các chuyên gia sẽ cần tiếp tục nghiên cứu để tìm cách giảm thất thoát năng lượng và cải thiện độ bền của phương pháp này, nhằm biến việc sản xuất điện từ băng mặn trở thành một lựa chọn khả thi trong quá trình chuyển đổi sang năng lượng bền vững.
Admin
Nguồn: VnExpress
