Liên hiệp các hội khoa học và kỹ thuật Việt Nam
Thứ hai, 25/07/2011 22:33 (GMT+7)

Khai thác năng lượng từ môi trường không khí

" Tồn tại một lượng lớn năng lượng điện từ xung quanh chúng ta, nhưng chưa có ai khai thác ," theo Manos Tentzeris, một giáo sư làm việc tại trường Kỹ thuật điện và máy tính, Học viện công nghệ Georgia, Hoa kỳ, người đứng đầu nghiên cứu này. " Chúng tôi đang sử dụng một ăng-ten băng tần siêu rộng cho phép khai thác một loạt các tín hiệu trong các dải tần số khác nhau, nhằm làm gia tăng khả năng thu thập năng lượng ."

Tentzeris và nhóm của ông đang sử dụng máy in phun kết hợp cảm biến, ăng-ten và tiến hành thu nhặt năng lượng có trên giấy hoặc trên các tấm polyme phức hợp. Tận dụng nguồn năng lượng phát ra từ các cảm biến không dây có thể được sử dụng trong các lĩnh vực: hóa học, sinh học, cảm biến nhiệt và áp lực trong ngành công nghiệp quốc phòng, gắn thẻ nhận dạng tần số vô tuyến (RFID) cho sản phẩm trong sản xuất và vận chuyển, và làm nhiệm vụ giám sát trong nhiều lĩnh vực bao gồm các giao tiếp thông tin liên lạc và sử dụng năng lượng.

Một bài thuyết trình về công nghệ thu nhặt năng lượng từ môi trường không khí đã được trình bày tại Hội nghị chuyên đề Anten IEEE và Tuyên truyền, ở Spokane, Washington, Hoa Kỳ, vào ngày 06 tháng 07 năm 2011. Phát hiện này dựa trên nghiên cứu được hỗ trợ bởi nhiều nhà tài trợ, trong đó có Quỹ Khoa học Quốc gia, Cục Quản lý đường cao tốc liên bang và năng lượng mới của Nhật Bản và Tổ chức Phát triển Kỹ thuật Công nghệ (NEDO).

Với các thiết bị truyền thông truyền tải năng lượng trong các dải tần số khác nhau, hoặc trong các vân giao thoa khác nhau. Thiết bị thu thập năng lượng của nhóm nghiên cứu có thể nắm bắt năng lượng này, chuyển đổi từ điện xoay chiều AC thành điện 1 chiều DC, và sau đó lưu trữ trong tụ điện và pin. Công nghệ thu thập năng lượng này có thể giúp tận dụng nguồn năng lượng dồi dào của các tần số phát ra từ các đài phát thanh FM, hay từ các radar trong phạm vi bao trùm 100 megahertz (MHz) 15 gigahertz (GHz) hoặc cao hơn.

Thí nghiệm thu thập năng lượng từ việc sử dụng các băng tần truyền hình đã mang lại sức mạnh lên tới hàng trăm microwatts, và hệ thống đa băng tần dự kiến​​sẽ tạo ra một miliwatt hoặc nhiều hơn. Đó là lượng điện năng đủ để vận hành các thiết bị điện tử nhỏ, bao gồm một loạt các cảm biến và các bộ vi xử lý.

Và bằng cách kết hợp công nghệ thu thập năng lượng với các siêu tụ điện và hoạt động đạp xe, nhóm nghiên cứu của Viện công nghệ Georgia hy vọng có thể vận hành các thiết bị dùng điện đòi hỏi trên 50 milliwatts. Trong phương pháp này, năng lượng được tích tụ trong một siêu tụ giống như pin và được sử dụng khi đạt được mức năng lượng cần thiết.

Các nhà nghiên cứu đã vận hành thành công một bộ cảm biến nhiệt độ sử dụng năng lượng điện thu được từ một đài truyền hình đặt cách xa 0.5km. Họ đang chuẩn bị một cuộc biểu diễn, trong đó một vi điều khiển dựa trên bộ vi xử lý sẽ được kích hoạt một cách đơn giản bằng cách giữ nó trong không khí.

Khai thác một loạt các vân giao thoa điện từ nhằm làm tăng độ tin cậy của các thiết bị thu thập năng lượng, theo Tentzeris, một nhà nghiên cứu và là giảng viên tại Trung tâm Thiết kế điện tử Georgia, Viện công nghệ Georgia. Nếu một phạm vi tần số tạm thời do các biến thể sử dụng bị mất dần, hệ thống vẫn có thể khai thác tần số khác.

Các thiết bị thu thập năng lượng có thể hoạt động độc lập hoặc kết hợp với thiết bị công nghệ tương đương khác. Ví dụ, kết hợp với một thiết bị tận dụng năng lượng mặt trời để sạc pin trong ngày. Vào ban đêm, khi các tế bào năng lượng mặt trời không cung cấp năng lượng, thiết bị thu thập năng lượng sẽ tiếp tục sạc pin hoặc có thể ngăn chặn thất thoát điện.

Để sử dụng năng lượng điện từ môi trường xung quanh, ta cũng có thể cung cấp một hệ thống dự phòng. Nếu pin hoặc thiết bị thu thập năng lượng mặt trời bị hỏng, thiết bị thu thập năng lượng có thể cho phép hệ thống truyền tín hiệu không dây báo động, trong khi đồng thời vẫn duy trì chức năng quan trọng của nó.

Các nhà nghiên cứu đang sử dụng công nghệ in phun để tạo ra những thiết bị thu thập năng lượng trên giấy hoặc trên các tấm polyme phức hợp giống như giấy, đây là một kỹ thuật mà họ đã sử dụng để sản xuất các cảm biến và ăng-ten. Kết quả sẽ là ra đời cảm biến không dây trên giấy có thể tự cấp nguồn, chi phí thấp và có thể hoạt động độc lập gần như bất cứ nơi nào.

Để tích hợp các thành phần mạch điện và các mạch, các nhà nghiên cứu Viện công nghệ Georgia sử dụng một máy in phun tiêu chuẩn. Tuy nhiên, họ thêm những gì Tentzeris gọi là một " công thức bí mật có chứa các hạt nano bạc hoặc các hạt nano khác trong nhũ tương ." Cách tiếp cận này cho phép nhóm nghiên cứu tạo ra không chỉ thành phần RF và các mạch, mà còn tạo ra các thiết bị cảm biến mới dựa trên vật liệu nano như ống nano carbon.

Khi Tentzeris và nhóm nghiên cứu bắt đầu công nghệ in phun của ăng-ten vào năm 2006, mạch in dựa trên giấy chỉ hoạt động ở tần số của 100 hoặc 200 MHz, theo Rushi Vyas, nghiên cứu sinh đang làm việc với Tentzeris và nghiên cứu sinh Vasileios Lakafosis trong vài dự án.

" Bây giờ chúng ta có thể tạo ra các mạch in có khả năng hoạt động lên đến 15 GHz - 60 GHz nếu chúng ta tạo mạch in trên nhựa polymer ," Vyas. " Vì vậy, chúng ta đã thấy sự cải thiện hoạt động tần số trước yêu cầu về cường độ ."

Các nhà nghiên cứu tin rằng thiết bị vô tuyến không dây sử dụng cảm biến có mạch in dựa trên giấy, sẽ sớm được phổ biến rộng rãi với chi phí rất thấp. Sự gia tăng kết quả của bộ cảm biến tự trị, không tốn kém có thể được sử dụng cho các ứng dụng bao gồm:

- An ninh sân bay:Sân bay có cả nhiều quan ngại về an ninh và một lượng lớn năng lượng có sẵn trong môi trường xung quanh từ radar và từ các nguồn thông tin liên lạc. Những yếu tố kép tạo ra môi trường tự nhiên cho hoạt động của một số lượng lớn các cảm biến không dây có khả năng phát hiện các mối đe dọa tiềm năng như chất nổ, buôn lậu vật liệu hạt nhân.

- Tiết kiệm năng lượng:Các cảm biến không dây là thiết bị hỗ trợ, tự vận hành, được đặt xuyên suốt ngôi nhà có thể cung cấp sự giám sát liên tục các điều kiện nhiệt độ và độ ẩm, dẫn đến tiết kiệm rất đáng kể trong chi phí sưởi ấm và điều hòa không khí. Và không giống như nhiều thiết bị cảm biến hiện nay, cảm biến dựa trên giấy thân thiện với môi trường sẽ tự phân hủy nhanh chóng trong các bãi chôn lấp.

- Kết cấu toàn vẹn của các cảm biến dựa trên giấy hoặc polymercó thể được đặt lâu dài trong các loại cấu trúc khác nhau để theo dõi những điều kiện bất thường. Các bộ cảm biến tự cung trên các tòa nhà, cầu hoặc máy bay có thể lặng lẽ phân tích các vấn đề, có lẽ trong nhiều năm, và sau đó tự động truyền tín hiệu khi chúng phát hiện một điều kiện không bình thường.

- Thực phẩm và các chất liệu dễ hỏng và giám sát chất lượng:Cảm biến không dây tự cung được cố định trên các loại thực phẩm dễ hư hỏng có thể quét các hóa chất cho thấy sự hư hỏng và gửi một cảnh báo sớm nếu chúng phát hiện ra vấn đề.

- Thiết bị giám sát sinh học di động: Công nghệ không dây mới nhất, có thể được sử dụng rộng rãi để quan sát độc lập về các vấn đề y tế, điều trị cho bệnh nhân.

Xem Thêm

Phát triển nhân lực trẻ cho các lĩnh vực công nghệ chiến lược
Bộ Khoa học và Công nghệ được giao nghiên cứu, đề xuất cơ chế, chính sách phát triển nhân lực trẻ chất lượng cao trong các lĩnh vực công nghệ thông tin, trí tuệ nhân tạo, hàng không vũ trụ và năng lượng nguyên tử, với thời hạn hoàn thành trong quý IV/2026.
Thúc đẩy khởi nghiệp đổi mới sáng tạo gắn với tự tạo việc làm cho thanh niên trí thức
Sáng ngày 28/7, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) đã phối hợp với Viện Khoa học và Quản lý kinh tế (IESEM) tổ chức hội thảo "Thực trạng và giải pháp thúc đẩy khởi nghiệp đổi mới sáng tạo gắn với tự tự tạo việc làm cho thanh niên trí thức trong bối cảnh Cách mạng công nghiệp 4.0".
Thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý năng lượng - Giải pháp then chốt giảm phát thải nhà kính
Ngày 17/12, tại phường Bà Rịa, thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM), Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Sở Công Thương TP.HCM, Trung tâm Chứng nhận Chất lượng và Phát triển Doanh nghiệp và Công ty Cổ phần Tập đoàn Vira tổ chức Hội thảo khoa học “Giải pháp thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý, sử dụng năng lượng hiệu quả nhằm giảm phát thải khí nhà kính”.
Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách
Trong hai ngày 12-13/11, tại tỉnh Cao Bằng, Liên hiệp các Hội KH&KT Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PanNature) và Liên hiệp các Hội KH&KT tỉnh Cao Bằng tổ chức Chương trình chia sẻ “Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách”.
Thúc đẩy ứng dụng thực tiễn của vật liệu tiên tiến trong sản xuất năng lượng sạch
Ngày 24/10, tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Hội Khoa học Công nghệ Xúc tác và Hấp phụ Việt Nam (VNACA) tổ chức Hội thảo khoa học “Vật liệu tiên tiến ứng dụng trong sản xuất nhiên liệu tái tạo và giảm phát thải khí nhà kính”.
Dựa vào thiên nhiên để phát triển bền vững vùng núi phía Bắc
Đó là chủ đề của hội thảo "Đa dạng sinh học và giải pháp dựa vào thiên nhiên cho phát triển vùng núi phía Bắc" diễn ra trong ngày 21/10, tại Thái Nguyên do Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Vusta) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PANNATURE) phối hợp tổ chức.
Muốn công tác quy hoạch hiệu quả, công nghệ phải là cốt lõi
Phát triển đô thị là một quá trình, đô thị hoá là tất yếu khách quan, là một động lực quan trọng cho phát triển kinh tế - xã hội nhanh và bền vững. Trong kỷ nguyên vươn mình, quá trình đô thị hoá không thể tách rời quá trình công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước...
Hội thảo quốc tế về máy móc, năng lượng và số hóa lần đầu tiên được tổ chức tại Vĩnh Long
Ngày 20/9, tại Vĩnh Long đã diễn ra Hội thảo quốc tế về Máy móc, năng lượng và số hóa hướng đến phát triển bền vững (IMEDS 2025). Sự kiện do Hội Nghiên cứu Biên tập Công trình Khoa học và Công nghệ Việt Nam (VASE) - hội thành viên của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long (VLUTE) tổ chức.

Tin mới

Hội nghị Đoàn Chủ tịch Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam lần thứ nhất (khóa IX)
Chiều 28/10, tại Hà Nội, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam tổ chức Hội nghị Đoàn Chủ tịch lần thứ nhất (khóa IX), nhiệm kỳ 2026 - 2031. Hội nghị tập trung thảo luận, đóng góp ý kiến vào các dự thảo văn bản nền tảng quan trọng, đánh giá kết quả hoạt động từ sau Đại hội IX, đồng thời đề ra nhiệm vụ trọng tâm đến cuối năm 2026.
Hội nghị BCH Đảng bộ Liên hiệp Hội Việt Nam tháng 10/2026: Tập trung lãnh đạo, chỉ đạo triển khai các nhiệm vụ trọng tâm
Sáng 28/10, tại Hà Nội, Đảng ủy Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Liên hiệp Hội Việt Nam) tổ chức Hội nghị Ban Chấp hành Đảng bộ nhằm đánh giá kết quả công tác tháng 10, xác định nhiệm vụ trọng tâm tháng 11/2026 và triển khai một số nội dung quan trọng liên quan đến công tác xây dựng Đảng.
GS.VS. Châu Văn Minh: Tăng cường kết nối khoa học, nâng cao chất lượng chăm sóc sức khỏe nhân dân
Ngày 25/10/2026, tại Hà Nội, GS.VS. Châu Văn Minh, Chủ tịch Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Liên hiệp Hội Việt Nam), đã tham dự và phát biểu tại Hội nghị khoa học “Cập nhật các tiến bộ mới trong quản lý bệnh tiêu hóa và gan mật”, kết hợp kỷ niệm 8 năm thành lập Viện Nghiên cứu và Đào tạo Tiêu hóa, Gan mật.
TECHFEST Việt Nam 2026 đưa sản phẩm công nghệ đến gần người dân
TECHFEST Việt Nam 2026 sẽ diễn ra tại Hà Nội từ ngày 13 đến 15/11, khu vực hồ Hoàn Kiếm và phố đi bộ là trung tâm với mô hình không gian mở, đưa các hoạt động trình diễn công nghệ, triển lãm sản phẩm khởi nghiệp và kết nối đầu tư đến gần hơn với người dân, doanh nghiệp, nhà đầu tư.
Liên hiệp Hội Thành phố Hồ Chí Minh và 7 giải pháp phát huy vai trò trí thức
Tư vấn, phản biện và giám định xã hội của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh là một hoạt động quan trọng nhằm phát huy trí tuệ, kinh nghiệm và trách nhiệm xã hội của đội ngũ trí thức khoa học và công nghệ trong quá trình hoạch định chính sách, quy hoạch và triển khai các chương trình, dự án phát triển.
Đề xuất giải pháp tăng cường vai trò kết nối của VUSTA với các Hội ngành trong hoạt động tư vấn, phản biện
Ngày 23/10, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) tổ chức hội thảo đề xuất các giải pháp đổi mới cơ chế phối hợp, phát huy tối đa tiềm năng của mạng lưới 92 Hội ngành trong hoạt động tư vấn, phản biện; khẳng định quyết tâm nâng tầm vai trò cầu nối của VUSTA, biến trí tuệ đội ngũ trí thức KH&CN thành những luận cứ khoa học tin cậy phục vụ các quyết sách của Đảng, Nhà nước và MTTQ.
Đưa tri thức số về bản, giúp người dân làm chủ công nghệ
Phổ biến kiến thức khoa học, kỹ thuật chỉ thực sự phát huy giá trị khi người dân có thể vận dụng vào đời sống. Từ hoạt động giảng dạy của chuyên gia Hội Mã số Mã vạch Việt Nam trong chương trình tập huấn “Người bản số” tại Lào Cai, có thể thấy rõ cách tiếp cận lấy kỹ năng thực hành, khả năng tự chủ và an toàn trên môi trường số làm trọng tâm.
VUSTA tập huấn nâng cao kiến thức, kỹ năng phòng cháy, chữa cháy và cứu nạn, cứu hộ tại cơ sở
Nhằm nâng cao nhận thức, trách nhiệm và kỹ năng xử lý tình huống cháy, nổ cho cán bộ, nhân viên làm việc tại tòa nhà, ngày 23/10, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam tổ chức tập huấn công tác phòng cháy, chữa cháy và cứu hộ, cứu nạn. Chương trình kết hợp phổ biến quy định pháp luật với hướng dẫn kỹ năng thực hành, góp phần chủ động phòng ngừa và hạn chế thiệt hại khi có sự cố xảy ra.
Phát huy vai trò cầu nối của Liên hiệp Hội Việt Nam trong hoạt động tư vấn, phản biện và giám định xã hội
Tăng cường kết nối giữa các hội thành viên, đội ngũ trí thức khoa học và công nghệ với các cơ quan Đảng, Nhà nước và Mặt trận Tổ quốc Việt Nam là yêu cầu quan trọng nhằm nâng cao chất lượng hoạt động tư vấn, phản biện, góp phần hoàn thiện chính sách và thúc đẩy phát triển đất nước.