Công nghệ mới tận dụng mồ hôi làm pin sinh học

Để giải quyết vấn đề nguồn năng lượng cho những thiết bị đeo hoặc mang trên người trong tương lai, các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Cảm biến thuộc Đại học California (thành phố San Diego, Mỹ) đã tìm ra giải pháp tổng hợp nguồn năng lượng sinh học từ chính mồ hôi của người đeo thiết bị.

Chúng ta đều biết, mồ hôi không đơn thuần chỉ  là nước mà nó còn chứa một lượng các loại khoáng chất và các chất khác như glucose và lactate. Những chất này, được gọi là chất chuyển hóa, là sản phẩm phụ của các quá trình hóa học liên tục diễn ra bên trong cơ thể sống. Những chất này có thể tạo ra một nguồn nhiên liệu sinh học dồi dào, đặc biệt là lactate vì nồng độ của nó trong mồ hôi tỷ lệ thuận với hoạt động cơ thể người.

Để chế tạo pin sinh học, các nhà khoa học tạo ra một lớp enzym phản ứng với lactate trong mồ hôi để phân tách các electron và proton, từ đó tạo ra dòng điện.

Một trong những thách thức mà nhóm khoa học phải giải quyết là tăng công suất cho pin năng lượng sinh học. Vào năm 2017, các nhà khoa học tại Đại học California đã tạo ra ống nano carbon 3D ở dạng viên nhỏ có thể gắn vào hai đỉnh cực dương và cực âm. Những viên nhỏ này có tác dụng tăng diện tích bề mặt các điện cực mà không làm tăng diện tích thực của thiết bị. Từ đó chúng cho phép các điện cực có nhiều chất xúc tác hơn và tạo ra nhiều năng lượng hơn.

Bên cạnh thách thức trên, một vấn đề được đặt ra cho các nhà khoa học là trong hầu hết các tình huống, mọi người không đổ mồ hôi liên tục, hoặc ít nhất không đủ nhiều để tạo ra nguồn điện trừ trường hợp luyện tập thể thao.

Có ba phương án để khắc phục hạn chế trên. Một là các nhà khoa học chỉ sử dụng cơ chế này cho một số thiết bị hướng tới nhóm đối tượng nhất định như vận động viên – những người luôn đảm bảo lượng mồ hôi cần thiết đủ cho thiết bị hoạt động. Thứ hai là tạo thêm một bộ phận tích trữ năng lượng vào thiết bị. Cuối cùng là các nhà khoa học tính đến nguồn điện bổ sung.

Tuy nhiên, vì không muốn giới hạn ứng dụng cho một nhóm đối tượng, các nhà khoa học đã nghĩ đến giải pháp phát triển nguồn điện đa năng sử dụng nhiều dạng năng lượng để thiết bị đeo hoạt động.

Người dùng có thể không phải lúc nào cũng đổ mồ hôi. Nếu thiết bị đeo của họ kết hợp pin nhiên liệu sinh học với pin có năng lượng tạo ra từ chuyển động hoặc thân nhiệt cơ thể, lượng điện sản sinh ra sẽ nhiều hơn so với việc chỉ sử dụng một nguồn duy nhất.

Những thiết bị chuyển hóa nguồn năng lượng từ mồ hôi có thể nhỏ đến mức người sử dụng có thể "không thể nhận ra"  sự tồn tại của chúng trên cơ thể mình và thuận tiện đối với tất cả các hoạt động sinh hoạt, lao động thường ngày.

Thái An