Nhóm sinh viên Trường Đại học Bách khoa và Trường Đại học Khoa học Xã hội và Nhân văn, Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh đã chế tạo siêu tụ điện từ vỏ sầu riêng để lưu trữ năng lượng ổn định và thân thiện với môi trường.

Quá trình tổng hợp vật liệu carbon aerogel từ vỏ sầu riêng

Vấn đề mà nhiều bác sĩ y học cổ truyền gặp phải là máy điện châm lưu động truyền xung điện không ổn định. Nguyên nhân là do thiết bị này dùng nguồn điện từ pin, mà pin thì có “tuổi thọ” ngắn, càng dùng thì dòng điện càng yếu. Điều này không chỉ ảnh hưởng đến quá trình hỗ trợ bệnh nhân mà còn thải ra môi trường lượng lớn pin đã qua sử dụng. Máy điện châm là một trong loại thiết bị y tế vật lý trị liệu giúp phục hồi chức năng được ứng dụng phổ biến trong điều trị cơn đau mãn tính, các chứng bệnh về thần kinh, cơ bắp, xương khớp, tuần hoàn... Phương pháp điều trị điện châm sử dụng một dòng điện nhất định tác động lên các huyệt châm cứu để chữa bệnh. Dòng điện có thể tác động lên huyệt qua kim châm hoặc qua điện cực nhỏ đặt lên da vùng huyệt. Đây là phương pháp kết hợp giữa y học cổ truyền (châm cứu) và y học hiện đại (dòng điện).

Để cải thiện tính ổn định của nguồn điện trong máy điện châm cũng như giảm thiểu việc sử dụng pin truyền thống, và đang tham gia một dự án nghiên cứu về vỏ sầu riêng, nhóm sinh viên Trường Đại học Bách khoa và Trường Đại học Khoa học Xã hội và Nhân văn, Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh muốn tạo ra siêu tụ điện từ nguồn nguyên liệu có thể tái tạo và hạn chế gây ô nhiễm môi trường. Vỏ trắng sầu riêng có cấu trúc xốp tự nhiên nên có khả năng khuếch tán điện tử và đẩy mạnh quá trình dẫn truyền ion trong dung dịch điện ly khá tốt. Do đó, vỏ sầu riêng phù hợp để tạo ra carbon aerogel - vật liệu nền tảng trong việc chế tạo siêu tụ điện.

Về quy trình sản xuất, vỏ trắng sầu riêng sau khi tách sẽ được cắt thành các khối có kích thước 4x4x1(mm), rửa sạch bằng nước cất và bảo quản trong tủ đá, trải qua các bước thủy nhiệt, sấy thăng hoa, nhiệt phân, thu được carbon aerogel. Sau đó, nhóm nghiên cứu phủ vật liệu này lên vỏ pin lithium để hoàn thiện siêu tụ điện rồi lắp vào máy điện châm. Nhóm mang đi đo điện hóa và thu được kết quả điện dung 200 F/g, mật độ năng lượng là 10 Wh/kg, ổn định qua 10.000 chu kỳ. Kết quả phân tích chứng minh hiệu suất của siêu tụ mới tương đồng với những sản phẩm pin trên thị trường. Tuy nhiên, độ ổn định của siêu tụ mới cao hơn, có thể sử dụng thời gian dài mà không bị nóng máy. Nhờ những ưu điểm này, nghiên cứu đã lọt vào top 13 sáng kiến xuất sắc của cuộc thi Sáng kiến thanh niên về chuyển đổi năng lượng và bảo đảm công bằng xã hội năm 2024 và được đầu tư 50 triệu đồng để phát triển sản phẩm.

Ngoài ra, vì không sử dụng hóa chất nên quy trình tạo ra carbon aerogel từ vỏ sầu riêng của nhóm khá đơn giản, giúp rút ngắn thời gian và hạn chế ảnh hưởng môi trường. Một ưu điểm nữa, nhóm dễ dàng tìm thấy nguyên liệu nhờ nguồn cung sầu riêng lớn tại Đồng bằng sông Cửu Long. Carbon aerogel là một vật liệu đầy tiềm năng trong nhiều lĩnh vực như hấp phụ, cảm biến… Hiện tại, nhóm tập trung vào mảng lưu trữ năng lượng, cụ thể là chế tạo siêu tụ điện ứng dụng trong thiết bị điện châm. Sau khi hoàn thiện, nhóm dự định xin cấp phép thử nghiệm lâm sàng từ hội đồng Y Đức của Bệnh viện Phục hồi chức năng - Điều trị bệnh nghề nghiệp nhằm đánh giá độ an toàn và hiệu quả thực tế của sản phẩm.

P.A.T (Tổng hợp)