Nhóm nghiên cứu của Đại học Tokyo đã chế tạo pin nhiệt điện bằng cách sử dụng hydrogel PNIPAM. Đây là một loại vật liệu polymer có hàm lượng nước cao. Sau đó, họ đã biến đổi PNIPAM với hợp chất viologen để tạo ra một hydrogel phản ứng với sự thay đổi nhiệt độ, nó tan trong nước mát nhưng không tan trong nước nóng. Với pin nhiệt điện này, họ có thể tạo ra điện từ một lượng nhiệt ẩn rất nhỏ, được sinh ra từ quá trình chuyển pha — giữa hòa tan và không hòa tan.

Giáo sư Teppei Yamada từ Khoa Hóa học của Đại học Tokyo cho biết: “Đây là lần đầu tiên, chúng tôi xác nhận được rằng có thể dùng nhiệt ẩn để chuyển đổi nhiệt điện, và có thể sử dụng nhiều loại vật liệu khác nhau cho pin nhiệt điện. Với phương pháp này, có thể trích xuất ra điện từ sự chênh lệch nhiệt độ dù là nhỏ nhất, giúp mở rộng phạm vi ứng dụng công nghệ chuyển đổi nhiệt - điện.”

Hiệu suất của một pin nhiệt điện được đánh giá bằng lượng điện áp có thể được tạo ra từ sự chênh lệch nhiệt độ, được gọi là hệ số Seebeck. Hệ số Seebeck càng cao thì có thể trích xuất được càng nhiều điện năng. Hệ số Seebeck của pin nhiệt điện sử dụng các hợp chất hữu cơ thường chỉ nhỏ hơn 1µV (một phần triệu Vôn) trên 1 đơn vị nhiệt độ Kelvin, nhưng trong thử nghiệm này đã vượt quá 2µV/K. 

Các nhà nghiên cứu hy vọng rằng công trình này sẽ giúp cải thiện công nghệ làm lạnh, thiết bị quản lý nhiệt độ và các công nghệ khác như cảm biến nhiệt độ.

Giáo sư Teppei Yamada nói: “Chúng tôi đã đạt đến giai đoạn có thể đưa pin nhiệt điện vào các ứng dụng thực tế. Ví dụ, chúng tôi hy vọng có thể tạo ra điện trong khi làm mát phòng máy chủ hoặc động cơ ô tô. Thách thức thực sự hiện nay là công nghệ này chưa được nhiều người biết đến, vì vậy chúng tôi cần ngành công nghiệp, chính phủ và giới học giả hợp tác để triển khai ứng dụng nhanh chóng trong xã hội”.

Gia Hiếu (Lược dịch theo coolingpost.com)