Pin sinh học thân thiện môi trường và nhiều ưu điểm đặc biệt

Ngày nay pin đã trở thành một thứ thiết yếu trong cuộc sống, nó hiện diện trong rất nhiều đồ dùng khác nhau. Tuy nhiên một vấn đề với bất kì loại pin nào hiện nay đó là pin thường chứa nhiều chất độc hại đối với con người và môi trường tự nhiên. Do đó, việc phát triển các loại pin sinh học bắt đầu được chú ý đến.

Loại pin mang tính cách mạng do các nhà nghiên cứu của Empa tạo ra có khả năng phân hủy sinh học đa năng, vừa thân thiện với môi trường, vừa bao gồm nguyên liệu thô tái tạo, đưa chúng ta tiến gần hơn đến việc hiện thực hóa một tương lai xanh.

Tế bào pin được định hình bằng máy in 3D bán sẵn trên thị trường, kèm vào đó là chất liệu sợi nano xenlulo, tinh thể nano xenlulo, cacbon đen, than chì và than hoạt tính, cùng một số chất được hóa lỏng bằng nước, glycerine và dung dịch cồn.

Chuyên gia Xavier Aeby thuộc phòng thí nghiệm Vật liệu gỗ & Xenlulo của Empa cho biết, nhóm nghiên cứu đã chế tạo một pin hoạt động từ những vật liệu này, bằng cách xây dựng bốn lớp: chất nền dẻo, lớp dẫn điện, điện cực và chất điện phân. Kết quả sinh ra từ quá trình này là một chủng pin nhỏ có khả năng sạc hàng nghìn chu kỳ sạc, lưu trữ năng lượng bền vững trong nhiều năm và có khả năng chống sốc, bảo toàn áp suất và nhiệt độ phù hợp để pin ở trạng thái tốt nhất.

Có lẽ đặc điểm hấp dẫn nhất của chủng pin này đó là nó thực sự là một loại pin có thể phân hủy sinh học. Sau khi bị loại bỏ, pin này chỉ mất hai tháng để phân hủy, để lại rất ít dấu vết của các hạt carbon ra ngoài môi trường.

Gustav Nyström, người giám sát dự án tại Empa cho biết: "Dự án hệ thống pin phân hủy sinh học lưu trữ điện năng đã gắn bó với tâm huyết đội ngũ từ lâu. Công nghệ pin như vậy có thể được sử dụng để cải tiến đáng kể Internet vạn vật, với khả năng pin phân hủy sinh học được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các cảm biến kiểm tra gói hàng trong quá trình vận chuyển, hoặc để giám sát môi trường và nông nghiệp vì các tế bào pin có thể bị phân hủy dễ dàng".

Nyström cho biết: "Trong tương lai, các chủng pin sinh học như vậy có thể được sạc trong thời gian ngắn, bằng cách sử dụng trường điện từ, sau đó chúng có thể cung cấp năng lượng cho cảm biến hoặc máy phát vi mô trong nhiều giờ".

Xuất hiện pin sinh học làm từ chất hữu cơ, máu, dịch cơ thể con người

Thực tế, gần đây đã có khá nhiều công ty khác, các trường đại học và cơ sở nghiên cứu đang cạnh tranh để sản xuất những loại pin sinh học chạy trên nguồn năng lượng từ hợp chất hữu cơ, đặc biệt là các loại dịch của cơ thể người. Các nhà nghiên cứu coi đường và glucoza trong máu người có là nguồn năng lượng tiềm năng rất có giá trị vì chúng hoàn toàn tự nhiên, có thể tiếp cận rất dễ dàng và không hề tạo ra khí thải độc hại.

Các nhà nghiên cứu Nhật Bản tại Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Công nghệ nano của Panasonic đã ra thông cáo báo chí về công trình thí nghiệm chiết xuất năng lượng từ glucoza trong máu. Một nhóm nghiên cứu Nhật Bản khác từ Đại học Tohoku thông báo rằng, họ đã thành công trong việc tạo ra "pin nhiên liệu sinh học". Pin của họ có thể được sử dụng cấp điện cho các thiết bị y tế kích cỡ nhỏ, chẳng hạn được cấy ghép để đo mức đường huyết ở bệnh nhân tiểu đường.

Các nhà khoa học ở Singapore cũng đã phát triển một pin sử dụng nước tiểu của con người để tạo ra điện. Loại pin này lại có khả năng được áp dụng rộng rãi. Các nhà nghiên cứu cho biết rằng, thiết bị của họ có kích thước của một thẻ tín dụng và có thể làm ra bộ dụng cụ xét nghiệm dùng một lần có giá cả rất hợp lý để chẩn đoán nhanh ung thư hoặc viêm gan.

Hãng Sony cũng thông báo rằng, họ đã chế tạo thành công pin dùng năng lượng từ đường. Pin này có thể lấy năng lượng từ dung dịch glucose hoặc đồ uống thể thao.

Nhìn chung, có thể thấy nhân loại đã có nhiều bước tiến trong lĩnh vực pin sinh học trong thời gian qua, tuy nhiên cần nhiều năm nữa để loại pin này thay thế được pin nickel-cadmium, pin lithium-ion truyền thống. Mặc dù vậy, với kích thước nhỏ, linh hoạt, thời gian sử dụng lâu và thân thiện với môi trường, pin sinh học sẽ giúp tạo ra nhiều ứng dụng tuyệt vời trong nhiều lĩnh vực.