Các nhà khoa học tìm ra cách lưu trữ điện trên giấy

Giấy năng lượng chế tạo bởi các nhà khoa học Thụy Điển.

Tờ “giấy năng lượng” mà các nhà khoa học chế tạo có hình tròn với đường kính 15 cm, độ dày 0,5 mm. Nó có khả năng lưu trữ một điện dung khoảng 1 fara, tương đương nhiều siêu tụ điện có mặt trong các thiết bị điện tử ngày nay. So với một tụ điện truyền thống, giá trị điện dung chỉ khoảng 1 phần triệu fara.

Các nguyên liệu được sử dụng là vật liệu nano cellulose và polymer dẫn điện. Như một siêu tụ điện thông thường, mảnh giấy có khả năng nạp và phóng cực nhanh. Chỉ mất 1 vài giây để nạp lại tụ và sử dụng trong hàng trăm vòng nạp-phóng.

Nhìn từ bên ngoài, vật liệu được tạo ra có vẻ như một tờ giấy màu đen. Khi chạm vào nó có cảm giác như nhựa. Mặc dù vậy, nó vẫn thể hiện tính chất giấy nhiều hơn. Điển hình là khả năng giữ được cấu trúc khi gấp. Các nhà khoa học đã thử gấp nó thành một hình origami thiên nga.

Để có thể chế tạo được loại vật liệu đặc biệt này, nhóm nghiên cứu đã phải sử dụng một dòng nước áp suất cực lớn để phá vỡ cấu trúc của các sợi cellulose. Đến khi các sợi này đạt kích thước đường kính xuống 20 nm, chúng được nhúng vào một dung dịch chứa trong đó các polymer dẫn điện. Các polymer này tạo một lớp phủ mỏng bên trên sợi nano cellulose.

“Các sợi cellulose được bao phủ sẽ rối lại với nhau. Khoảng trống giữa các sợi sẽ là mơi mà các chất lỏng có thể đóng vai trò như một chất điện phân”, Jesper Edberg, một trong số các nhà nghiên cứu cho biết. Cấu trúc và quá trình hoạt động cụ thể của vật liệu được họ giải thích và công bố trên tạp chí khoa học Advanced Science.

Nhóm nghiên cứu cho biết họ rất kỳ vọng về vật liệu mới này có thể phá vỡ kỷ lục trong độ dẫn đồng thời ion và electron ở thời điểm hiện tại. Nếu vậy, nó có thể tạo ra một xu hướng mới để chế tạo tụ lưu trữ điện năng trong các thiết bị nhỏ.

Bởi các pin hay tụ điện mà chúng ta đang sử dụng hiện nay thường được làm bằng kim loại và một số hóa chất độc hại, quy trình sản xuất, sử dụng và tiêu hủy của chúng đều gây hại đến môi trường và sức khỏe con người. Trái lại, vật liệu mới dùng để sản xuất “giấy năng lượng" được làm từ cellulose tái chế và các polymer thì sẵn có trong thiên nhiên. Đó thực sự là một vật liệu xanh.

Vấn đề duy nhất còn gây khó khăn cho quá trình thương mại hóa của những tờ giấy lưu điện này là một quy trình khử nước ở quy mô công nghiệp. Giống như sản xuất bột giấy, vật liệu phải được khử nước mới có thể tạo thành tấm. Các đối tác thương mại đang giúp nhóm nghiên cứu Thụy Điển giải quyết vấn đề này. Vì vậy, có thể trong tương lai gần bạn sẽ sớm thấy những tờ “giấy năng lượng” xuất hiện trên thị trường.