Các nhà khoa học Trung Quốc vừa công bố một bước đột phá đáng kinh ngạc trong lĩnh vực năng lượng tái tạo: một loại "pin nước biển" có khả năng sản xuất điện sạch bằng cách khai thác nguồn năng lượng vô tận từ ánh sáng mặt trời và nước biển.

Ảnh mô phỏng hệ sinh thái vi sinh vật biển và pin đại dương sinh học

Mô phỏng kỳ quan của đại dương trong một viên pin

Lấy cảm hứng từ hệ sinh thái vi sinh vật biển phong phú, các nhà nghiên cứu đã tạo ra một thiết bị độc đáo, nơi vi sinh vật và nước biển cùng nhau tạo nên một "cỗ máy" chuyển đổi năng lượng tự nhiên. Bên trong "pin nước biển", tảo lục lam - những sinh vật sản xuất chính của đại dương - đóng vai trò chủ chốt. Chúng hấp thụ ánh sáng mặt trời và carbon dioxide, qua quá trình quang hợp, tạo ra đường sucrose, một dạng năng lượng hóa học quý giá.

Tiếp theo, một nhóm vi sinh vật khác sẽ tham gia vào quá trình phân hủy đường sucrose thành lactate, rồi lactate lại được chuyển hóa thành điện năng nhờ hoạt động của các vi sinh vật tiêu thụ. Quá trình này diễn ra liên tục, tạo thành một chu trình khép kín, nơi năng lượng mặt trời được chuyển hóa thành điện năng một cách bền vững và thân thiện với môi trường.

Hiệu suất ấn tượng, tiềm năng vượt trội

Theo kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Communications, loại pin sinh học mới này có khả năng cung cấp công suất tối đa 380 microwatt và hoạt động ổn định trong thời gian dài hơn một tháng. Mặc dù hiệu suất hiện tại chưa thể so sánh với các loại pin quang điện bán dẫn truyền thống, nhưng "pin nước biển" đã chứng minh được tiềm năng to lớn trong việc cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện tử tiêu thụ năng lượng thấp như cảm biến môi trường, thiết bị IoT, và các ứng dụng khác trong tương lai.

Đặc biệt, với việc chỉ sử dụng ánh sáng mặt trời làm nguồn năng lượng đầu vào duy nhất, "pin nước biển" mở ra khả năng ứng dụng rộng rãi ở những khu vực có nguồn nước biển dồi dào và cường độ ánh sáng mặt trời cao. Thậm chí, các nhà khoa học còn tin rằng công nghệ này có thể được triển khai trên sao Hỏa, nơi có sự hiện diện của nước, carbon dioxide và khoáng chất cần thiết.

Thách thức và hướng đi tương lai

Mặc dù đạt được những thành tựu đáng kể, các nhà nghiên cứu vẫn đang nỗ lực để nâng cao hiệu suất và tối ưu hóa quy trình sản xuất "pin nước biển". Họ tin rằng việc ứng dụng công nghệ in 3D sẽ giúp đơn giản hóa quá trình chế tạo và giảm chi phí sản xuất, mở đường cho việc thương mại hóa rộng rãi công nghệ này trong tương lai.

Với những ưu điểm vượt trội về tính bền vững, thân thiện với môi trường và tiềm năng ứng dụng đa dạng, "pin nước biển" được kỳ vọng sẽ tạo nên một cuộc cách mạng trong lĩnh vực năng lượng tái tạo, góp phần giải quyết bài toán năng lượng toàn cầu và hướng tới một tương lai xanh hơn cho nhân loại.