TÁC GIẢ:
Lê Hoàng Minh, Nguyễn Hoàng Gia Huy, Lê Văn Trí, Bùi Đức Nghị, Đỗ Nguyễn Chi Mai, Trần Duy Khang – Trường Đại học Bách Khoa ĐHQG-HCM
VẤN ĐỀ CẦN GIẢI QUYẾT LÀ GÌ?
Nhóm nêu lên ba vấn đề chính:
*Vấn đề đầu tiên là số lượng trẻ em tử vong do nuốt phải pin đáng báo động, được báo cáo trên nhiều trang tin tức trực tuyến trên toàn thế giới trong những thập kỷ gần đây:
– Theo Bệnh viện Nhi đồng Philadelphia, hơn 3.400 trẻ em đã nuốt phải pin cúc áo ở Philadelphia này. Trong khoảng thời gian từ năm 2004 đến năm 2010, 11 trẻ em đã chết và 80 trẻ em bị thương tật vĩnh viễn.
– Năm 2021, như BBC News ở Anh đã đưa tin, một đứa trẻ tên là Harper-Lee đã được đưa vào Bệnh viện Đại học Hoàng gia Stoke vào ngày 23 tháng 5, vì cô bé nuốt phải một viên pin cúc áo. Cô ấy bắt đầu nôn ra máu tại nhà. Cuộc điều tra của cô vào ngày 14 tháng 6 cho biết các bác sĩ phẫu thuật đã phát hiện ra một lỗ trên thực quản của đứa trẻ hai tuổi. Trong quá trình phẫu thuật, cô bị rối loạn nhịp tim và chết.
*Vấn đề thứ hai là cha mẹ phải cung cấp cho đồ chơi nguồn điện mới (pin mới) sau một thời gian dài sử dụng. Phát sinh chi phí.
*Vấn đề thứ ba là ô nhiễm môi trường. Theo một nghiên cứu trong cuốn sách “Các nghiên cứu điển hình trong kỹ thuật hóa học và môi trường” được xuất bản vào tháng 6 năm 2021, việc tiêu thụ rộng rãi các thiết bị điện tử đã khiến pin đã qua sử dụng trở thành mối quan tâm kinh tế và sinh thái liên tục với tỷ lệ tăng trưởng kép hàng năm lên đến 8%.trong năm 2018, và dự kiến sẽ đạt từ 18% đến 30% vào năm 2030. Mối quan tâm kinh tế là sự rò rỉ các chất độc hại ra môi trường trên các khu vực chôn lấp.
ĐÃ CÓ NHỮNG GIẢI PHÁP NÀO HIỆN NAY ĐỂ XỬ LÝ VẤN ĐỀ TRÊN? HẠN CHẾ LÀ GÌ?
*Về nguyên tắc tạo ra dòng điện:
Cơ chế phát điện hiện nay theo nguyên tắc cảm ứng điện từ, ở công nghệ thu năng lượng gió hiện tại, chúng ta dễ nhận thấy công nghệ trên cấu tạo rất phức tạp, to lớn và khó áp dụng vào những sản phẩm nhỏ như đồng hồ, thiết bị điện tử, đồ chơi trẻ em. Do đó các công nghệ thu năng lượng tái tạo hiện tại so với TENG có hạn chế là cấu tạo phức tạp, khó tích hợp vào thiết bị nhỏ gọn.
*Về hiệu suất:
Hiệu suất thấp, đối với các dao động yếu như bước chân con người, gió yếu…
không chuyển hóa thành điện được.
*Về vấn đề ô nhiễm: Đã có những nghiên cứu về ứng dụng pin mới giúp hạn chế ô nhiễm, tuy nhiên: Tác động tích cực của các hợp chất pin mới đối với môi trường vẫn chưa chắc chắn. Hiện tại, chỉ một số ít quốc gia có khả năng tái chế pin lithium sản xuất hàng loạt, chỉ chiếm 5% tổng lượng rác thải trong tổng số hơn 345.000 tấn trong năm 2018.
GIẢI PHÁP BẠN ĐỀ XUẤT LÀ GÌ
Máy phát điện nano ma sát (Triboelectric Nanogenerator – TENG) hoạt động trên nguyên tắc chuyển đổi các dao động cơ học (ma sát, bước chân,…) thành điện năng, việc sử dụng các dao động cơ học như vậy góp phần thay thế năng lượng điện truyền thống hiện tại, giảm thiểu ô nhiễm môi trường và hướng đến tương lai sử dụng một nguồn năng lượng xanh, sạch. Đề tài của nhóm chúng tôi hướng đến là chế tạo sản phẩm đồ chơi trẻ em ứng dụng máy phát điện nano ma sát (TENG) để thay thế pin truyền thống trong ngành sản xuất đồ chơi. Nhóm
cung cấp những giải pháp chính:
- Vấn đề đầu tiên là số lượng trẻ em tử vong do nuốt phải pin: Vật liệu TENG của chúng tôi có thể được lắp đặt sâu bên trong đồ chơi. Trẻ em không thể lấy chúng ra khỏi đồ chơi.
- Vấn đề thứ hai là cha mẹ phải cung cấp cho đồ chơi nguồn điện mới (pin mới) sau một thời gian dài sử dụng: Vật liệu TENG là nguồn thu dao động chuyển thành điện năng, không cần phải thay thế.
- Vấn đề thứ ba là hiệu suất: TENG cấu tạo nhỏ gọn, tích hợp được vào các thiết bị nhỏ gọn, cụ thể là đồ chơi trẻ em. Các dao động tần số thấp như một bước chân, một cái đập tay cũng có thể được TENG hấp thụ và chuyển hóa thành điện.
- Vấn đề thứ ba là ô nhiễm môi trường: . Vật liệu TENG khó phân hủy hơn nhiều so với pin lithium, không gây ô nhiễm. Tương lai nếu TENG được ứng dụng rộng rãi sẽ tận dụng triệt để nguồn năng lượng sạch như gió, sóng, dao động cơ học, ma sát.