Biến gạch đỏ xây nhà thành nơi lưu trữ điện

Gạch nung đã được dùng để xây nên các bức tường và các tòa nhà trong hàng nghìn năm, nhưng rất khó để phù hợp cho bất kỳ mục đích sử dụng nào khác.

Giờ đây, các nhà hóa học đã phát triển một phương pháp để cải tiến viên gạch thông thường thành "viên gạch thông minh" có thể tích trữ năng lượng cung cấp cho các thiết bị.

Phương pháp chuyển đổi các viên gạch thành một loại thiết bị lưu trữ năng lượng được gọi là siêu tụ điện.

Trợ lý giáo sư hóa học, Tiến sĩ Julio D'Arcy cho biết: “Phương pháp của chúng tôi áp dụng với gạch thông thường hoặc gạch tái chế, và chúng tôi cũng có thể tự làm ra viên gạch của mình.

“Trên thực tế, công trình mà chúng tôi đăng trên Tạp chí Nature bắt nguồn từ những viên gạch đã mua tại cửa hàng Home Depot ngay tại Brentwood, Missouri, Mỹ. Mỗi viên gạch có giá 65 xu”, ông nói.

Tiến sĩ Julio D'Arcy và các đồng nghiệp của ông đã sử dụng một loại polymer dẫn điện đặc biệt gọi là PEDOT để biến những viên gạch thành nguồn dự trữ năng lượng. Đầu tiên, họ lấy những viên gạch đỏ thông thường, loại thường được dùng để xây nhà và nung chúng bằng hơi axit.

Công đoạn này đã hòa tan khoáng chất ôxít sắt trong gạch, khoáng chất vốn tạo cho gạch màu đỏ. Sau đó, các nhà nghiên cứu thêm các hợp chất khác, phản ứng với ôxít sắt hòa tan. Kết quả cuối cùng là những viên gạch được tạo thành một mạng lưới các sợi PEDOT nhỏ, dẫn điện. Sau khi xử lý, gạch có màu xanh nâu sẫm thay vì màu đỏ.

Sau đó, các nhà nghiên cứu phủ sơn epoxy lên những viên gạch để chống thấm nước. Những viên gạch phủ polyme này có thể được nối với nguồn điện để sạc. Chúng tích trữ đủ năng lượng để ba viên gạch nhỏ, mỗi viên có kích thước khoảng 4 x 3 x 1 cm, có thể cung cấp năng lượng cho đèn LED xanh chiếu sáng trong khoảng 10 phút với một lần sạc. Gạch có thể được sạc 10.000 lần mà không bị mất quá 10% dung lượng lưu trữ.

Tiến sĩ D'Arcy cho biết, sắc tố đỏ trong gạch - ôxít sắt, hoặc gỉ sắt là yếu tố cần thiết để kích hoạt phản ứng trùng hợp. Tính toán của các nhà nghiên cứu cho thấy rằng những bức tường làm bằng những viên gạch lưu trữ năng lượng này có thể lưu trữ một lượng năng lượng đáng kể.

Tường và các tòa nhà bằng gạch chiếm một lượng lớn không gian, nếu có thêm chức năng lưu trữ điện thì con người có thể được tận dụng nó được tốt hơn.

Trước đó, một số kiến trúc sư và nhà thiết kế đã công nhận khả năng hấp thụ và lưu giữ nhiệt mặt trời của gạch. Và đây là lần đầu tiên các nhà khoa học thử sử dụng gạch làm việc khác ngoài chức năng làm khối nhiệt để sưởi ấm và làm mát.

“Gạch phủ PEDOT là khối xây dựng lý tưởng có thể cung cấp năng lượng cho hệ thống chiếu sáng khẩn cấp”, Tiến sĩ D'Arcy nói.

“Chúng tôi hình dung rằng điều này có thể trở thành hiện thực khi bạn kết nối các viên gạch với tấm pin mặt trời, có thể cần đến 50 viên gạch để tương đương tải trọng của một tấm pin. 50 viên gạch này có thể cung cấp năng lượng chiếu sáng khẩn cấp trong 5 giờ”, ông D'Arcy cho biết.

Theo D'Arcy, một điều thuận lợi là một bức tường gạch đóng vai trò như một siêu tụ điện có thể được sạc lại hàng trăm nghìn lần trong vòng một giờ.

“Một viên gạch sẽ có nhiều năng lượng hơn pin AA, nhưng có giá cực kỳ rẻ. Mỗi viên gạch tốn khoảng 2 đến 3 USD. Nếu những viên gạch có thể trở thành vật liệu xây dựng khả thi và chúng ta có thể tìm ra cách chế tạo chúng với giá rẻ, thì cuối cùng chúng ta có thể có những bức tường gạch mà thiết bị điện tử có thể cắm ngay vào”, Tiến sĩ D'Arcy kết luận.