Chế tạo pin điện thoại từ đường: Chuyện không tưởng nay đã thành thật

Chắc hẳn nhiều người trong chúng ta đã biết, các loại đường như glucose, fructose, sucrose và dextrose tồn tại trong nước uống có ga, kẹo hay các loại đồ ngọt nói chung đều là một nguồn năng lượng tuyệt vời. Về mặt sinh học, các phân tử đường mang theo rất nhiều năng lượng, rất rẻ tiền và dễ dàng chuyển hóa thành năng lượng. Đó là lý do mà mọi sinh vật sống trên trái đất đều tạo ra năng lượng ATP ( 1 dạng năng lượng do hoạt động trong tế bào sản sinh ra) từ đường.

Mới đây, các nhà khoa học tại Virginia Tech đã thành công trong việc chế tạo các tế bào có khả năng sinh ra năng lượng từ những phân tử đường. Điện năng được chuyển hóa từ đường thông qua bột maltodextrin có mật độ lên đến 596 ampe/giờ/kg, cao hơn nhiều lần so với công nghệ pin lithium-ion hiện tại. Dự kiến, công nghệ này sẽ được thương mại hóa trong 3 năm tới và xuất hiện trên nhiều thiết bị di động như smartphone và máy tính bảng.

Một trong những rắc rối của dự án này là chuyển hóa năng lượng từ đường rất khó nếu không phải là một thực thể sống. Trong tự nhiên, các enzim sẽ là chất xúc tác cần thiết để chuyển hóa các phân tử đường thành năng lượng. Tuy rằng tạo ra một lượng lớn enzim để chế tạo pin di động không phải là khó nhưng vấn để ở đây là làm sao để có thể tối ưu hóa năng lượng trong những viên pin sinh học này và liệu chúng ta có thể sử dụng chúng trong thời gian dài hay không?

Cấu tạo viên pin sinh học mới của các nhà khoa học Virginia Tech.

Khó khăn đó đã được các nhà nghiên cứu tại Virginia Tech vượt qua bằng cơ chế pin sinh học riêng có thể chứa được rất nhiều tế bào mang năng lượng. Mặc dù Zhang, người đứng đầu dự án khoa học này không hé lộ nhiều thông tin về độ ổn định của viên pin mới cũng như số chu kỳ sạc nhưng nếu chỉ mất 3 năm để công nghệ này đi vào đời sống thì đó quả là một thành tựu lớn. Theo đó, viên pin sinh học này sử dụng tới 13 loại enzim khác nhau, khi tác dụng với không khí, các enzim này sẽ chuyển hóa mỗi phân tử đường để tạo thành 24 electron qua đó tạo ra mật độ năng lượng lên tới 0,8 mW/cm cao hơn 10 lần so với mật độ hiện tại là 6 mA/cm trên các cụ pin lithium-ion của điện thoại hay máy tính bảng.

Để sạc loại pin này, chúng ta sẽ sử dụng đến một dung dịch đặc biệt có 15% khối lượng là bột maltodextrin. Do vậy công nghệ pin sinh học độc đáo kể trên không chỉ tạo ra nhiều năng lượng hơn cho máy tính bảng hay điện thoại mà còn góp phần to lớn trong việc bảo vệ môi trường bởi chúng chỉ tạo ra điện và nước. Ngoài ra, loại pin này còn có thể được ứng dụng trong ngành y tế cho phép con người có thể tạo ra những quả tim nhân tạo lấy năng lượng trực tiếp từ đường trong cơ thể bệnh nhân mà không cần thay pin, mở ra cơ hội chữa trị một lần và dứt điểm những căn bệnh biến chứng về tim.

Theo PLXH