acecook

Xi măng tái tạo năng lượng: Vật liệu xây dựng có thể tích trữ điện và phục hồi hiệu suất

Công nghiệp năng lượng
12/09/2025 18:12
Nhóm nghiên cứu đến từ Đại học Aarhus, Đan Mạch vừa giới thiệu một loại vật liệu xây dựng đặc biệt có thể tích trữ năng lượng. Đó là xi măng “sống”, có khả năng lưu trữ điện như pin, đồng thời có thể tái kích hoạt hiệu suất khi được cung cấp dưỡng chất cần thiết, mở ra hướng đi mới cho xây dựng xanh và đô thị thông minh.
aa
Nguồn nguyên liệu bất ngờ để sản xuất hydro xanh giúp giảm tới 27% năng lượng điện

Giờ đây, viễn cảnh về một ngôi nhà không chỉ dừng lại ở việc che nắng che mưa mà còn tự chủ động duy trì năng lượng cho các hoạt động thường ngày có lẽ đã không còn xa vời.

Bê tông “sống” hứa hẹn sẽ đem đến nhiều tiềm năng cho xây dựng xanh và hạ tầng bền vững. Ảnh: Jung Getty/Getty Images
Bê tông “sống” hứa hẹn sẽ đem đến nhiều tiềm năng cho xây dựng xanh và hạ tầng bền vững. Ảnh: Jung Getty/Getty Images

Vật liệu thụ động trở thành “pin hạ tầng” sinh học

Trong công bố trên Tạp chí Cell Reports Physical Science, các nhà khoa học đã tích hợp vi khuẩn Shewanella oneidensis vào xi măng. Loài vi sinh này tạo nên mạng lưới dẫn điện tự nhiên, biến khối vật liệu vốn chỉ dùng để chịu lực như xi măng thành một dạng siêu tụ điện sinh học.

“Chúng tôi đã kết hợp đặc tính kết cấu của xi măng với công năng của vi sinh. Kết quả là một vật liệu vừa có thể chịu tải, vừa lưu trữ năng lượng và thậm chí phục hồi hiệu suất khi được cung cấp dưỡng chất”, tiến sĩ Qi Luo, trưởng nhóm nghiên cứu cho biết. Trong quá trình thử nghiệm, chỉ sáu khối xi măng nối tiếp đã đủ để thắp sáng một bóng đèn LED, chứng minh khả năng tích trữ năng lượng ngay cả trong điều kiện khắc nghiệt như giá lạnh hoặc nắng gắt. Ở quy mô lớn hơn, một căn phòng xây bằng loại vật liệu này có thể lưu trữ khoảng 10 kWh, tương đương với nhu cầu vận hành của một máy chủ doanh nghiệp trong một ngày.

Khái niệm cơ bản, đặc tính vi sinh và quy trình chế tạo của Xi măng “sống”. Ảnh: Cell Reports Physical Science (2025).
Khái niệm cơ bản, đặc tính vi sinh và quy trình chế tạo của Xi măng “sống”. Ảnh: Cell Reports Physical Science (2025).

Giải pháp lưu trữ an toàn và bền vững hơn pin truyền thống

Khác với pin hóa học dùng chất điện phân lỏng dễ cháy và xuống cấp theo thời gian, xi măng tích điện tận dụng chính ma trận vật liệu làm giá thể, nơi vi khuẩn tạo ra các “đường dẫn” electron vi mô. Khi nạp, các hạt mang điện được giữ lại; khi xả, chúng giải phóng năng lượng cho thiết bị tiêu thụ. Vận hành theo nguyên lý siêu tụ điện, hệ thống vừa sạc - xả nhanh, vừa bền cơ học và có thể mở rộng theo kích thước công trình.

Để duy trì hiệu suất lâu dài, nhóm nghiên cứu đã thiết kế mạng vi lưu phân phối dưỡng chất nuôi vi khuẩn, giúp chúng hoạt động ổn định thay vì suy yếu theo thời gian. Nhờ cơ chế này, vật liệu duy trì tuổi thọ vượt trội so với pin lithium-ion vốn nhanh chóng giảm công suất sau vài trăm chu kỳ. Bản chất trạng thái rắn loại bỏ nguy cơ rò rỉ hay cháy nổ, trong khi độ bền vốn có của xi măng giúp vật liệu thích nghi tốt với môi trường xây dựng. Kết hợp với chi phí thấp và nguồn vi sinh tự nhiên, đây được coi là một giải pháp lưu trữ năng lượng quy mô hạ tầng vừa tiết kiệm vừa an toàn vừa bền vững với thời gian.

Tương lai công trình tự chủ năng lượng

Điểm hấp dẫn nhất của công nghệ xi măng tích điện nằm ở triển vọng ứng dụng thực tiễn. Trong nghiên cứu, loại vật liệu này đạt mật độ năng lượng 178,7 Wh/kg và mật độ công suất 8,3 kW/kg, hiệu suất vượt trội so với các siêu tụ điện xi măng trước đây. Hệ thống cũng chứng minh độ bền đáng nể khi giữ được 85% dung lượng sau 10.000 chu kỳ sạc – xả, đồng thời có thể phục hồi tới 80% hiệu suất nhờ cơ chế tái kích hoạt bằng mạng vi lưu cung cấp dưỡng chất.

“Đây không chỉ là một thí nghiệm trong phòng lab,” Qi Luo nhấn mạnh. “Chúng tôi hình dung công nghệ này sẽ được tích hợp trực tiếp vào các công trình thực tế, từ tường nhà, nền móng cho đến cầu đường, nơi nó có thể hỗ trợ nguồn năng lượng tái tạo như điện mặt trời bằng cách lưu trữ ngay tại chỗ.” Trong bối cảnh năng lượng tái tạo ngày càng phổ biến nhưng thiếu giải pháp lưu trữ bền vững, xi măng tích điện mở ra một cách tiếp cận khác: tận dụng vật liệu phổ biến, dễ thi công và có thể “bảo dưỡng bằng dinh dưỡng” thay vì thay mới như pin truyền thống.

Nếu các mảnh ghép kỹ thuật tiếp tục được hoàn thiện, tương lai không xa, thay vì “lắp pin”, chúng ta đổ chúng cùng với bê tông. Và khi đó, khái niệm “công trình thụ động” có lẽ sẽ lùi vào quá khứ, nhường chỗ cho một thế hệ hạ tầng vừa chịu lực, vừa tham gia vận hành hệ năng lượng của chính nó.

Võ Thế Quân (Theo InterestingEngineering, TechXplore)

mca
Tin bài khác
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 13/9/2025: Tuổi Hợi khởi sắc, tuổi Mão sa sút

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 13/9/2025: Tuổi Hợi khởi sắc, tuổi Mão sa sút

Những bí ẩn của khoa học đời sống là "món ăn" tinh thần không thể thiếu trong cuộc sống của con người. Tử vi vòng quay công nghệ xem tử vi 12 con giáp ngày 13/9/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 12/9: Tâm lý lạc quan trở lại, VN Index duy trì đà hồi phục

Thị trường chứng khoán ngày 12/9: Tâm lý lạc quan trở lại, VN Index duy trì đà hồi phục

Bất chấp áp lực điều chỉnh giữa phiên, VN Index ngày 12/9 kết phiên trong sắc xanh nhờ sự hỗ trợ mạnh từ MSN, HPG và VNM. Với độ rộng thị trường tích cực khi có tới 252 mã tăng, tâm lý nhà đầu tư cho thấy sự lạc quan trở lại sau nhịp giảm trước đó.
Thủ tướng Chính phủ chỉ đạo vượt mục tiêu 3.000 km cao tốc và 1.700 km đường ven biển

Thủ tướng Chính phủ chỉ đạo vượt mục tiêu 3.000 km cao tốc và 1.700 km đường ven biển

Tối 10/9, Thủ tướng Chính phủ Phạm Minh Chính, Trưởng Ban Chỉ đạo Nhà nước các công trình, dự án quan trọng quốc gia, trọng điểm ngành giao thông vận tải chủ trì họp phiên thứ 20 của Ban Chỉ đạo. Phiên họp được tổ chức với 2 hình thức trực tiếp và trực tuyến, kết nối với 27 tỉnh, thành phố trực thuộc Trung ương đang có các công trình, dự án quan trọng quốc gia, trọng điểm ngành giao thông vận tải trên địa bàn.
Masterise Group: Bước vào kỷ nguyên mới cùng dân tộc

Masterise Group: Bước vào kỷ nguyên mới cùng dân tộc

Xuất hiện tại triển lãm “Thành tựu Đất nước”, Masterise Group không chỉ mang đến câu chuyện vươn mình phát triển thành một tập đoàn tư nhân vững mạnh mà còn khẳng định cam kết và khát vọng đồng hành cùng đất nước trên hành trình kiến tạo một tương lai thịnh vượng.
Việt Nam hướng tới trung tâm công nghiệp sạch và bền vững khu vực

Việt Nam hướng tới trung tâm công nghiệp sạch và bền vững khu vực

Tại Diễn đàn "Đầu tư và Xây dựng Nhà máy công nghiệp 2025", các chuyên gia khẳng định Việt Nam đang là điểm đến hấp dẫn của dòng vốn FDI nhờ môi trường chính trị ổn định, chính sách ưu đãi và lực lượng lao động trẻ. Định hướng đến năm 2030, Việt Nam đặt mục tiêu trở thành trung tâm công nghiệp sạch và bền vững, gắn với chuyển đổi xanh và đổi mới sáng tạo.
Nhận định phiên giao dịch ngày 12/9: VN-Index hồi phục, rung lắc còn hiện hữu

Nhận định phiên giao dịch ngày 12/9: VN-Index hồi phục, rung lắc còn hiện hữu

VN-Index đã có phiên đảo chiều ấn tượng ngày 11/9 khi đóng cửa tăng hơn 14 điểm nhờ lực cầu bắt đáy, song thanh khoản vẫn ở mức thấp và áp lực bán tại vùng đỉnh lịch sử khiến rủi ro rung lắc trong phiên 12/9 được dự báo khó tránh khỏi.
Bộ Xây dựng đẩy mạnh ứng dụng AI, từ 2026 sẽ có trợ lý ảo hỗ trợ văn bản pháp luật

Bộ Xây dựng đẩy mạnh ứng dụng AI, từ 2026 sẽ có trợ lý ảo hỗ trợ văn bản pháp luật

Trước nhu cầu cấp thiết về ứng dụng công nghệ trong quản lý, Bộ Xây dựng vừa giao nhiệm vụ triển khai kế hoạch ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) để hỗ trợ xây dựng, rà soát, hỏi - đáp văn bản quy phạm pháp luật.
Công nghiệp văn hóa, động lực hồi sinh và phát triển các làng nghề truyền thống

Công nghiệp văn hóa, động lực hồi sinh và phát triển các làng nghề truyền thống

Hà Nội với kho tàng làng nghề phong phú đang đứng trước cơ hội biến di sản thành sức mạnh kinh tế, du lịch và thương hiệu quốc gia, nếu tháo gỡ được những rào cản về vốn, quảng bá và cơ chế hỗ trợ để các làng nghề truyền thống phát triển hơn trong đời sống đương đại.
Chuẩn bị chu đáo cho Lễ bế mạc Triển lãm thành tựu đất nước

Chuẩn bị chu đáo cho Lễ bế mạc Triển lãm thành tựu đất nước

Không chỉ là nơi tái hiện chặng đường 80 năm xây dựng, phát triển đất nước, Triển lãm còn trở thành "điểm hẹn tự hào" của công chúng trước thềm bế mạc.
Khai mạc Triển lãm quốc tế về Công nghiệp, RHVAC, Phòng sạch và Phụ trợ Nhà máy công nghệ cao

Khai mạc Triển lãm quốc tế về Công nghiệp, RHVAC, Phòng sạch và Phụ trợ Nhà máy công nghệ cao

Ngày 11/9, tại Hà Nội, chuỗi sự kiện quốc tế VIET INDUSTRY-CLEANFACT & RHVAC VIETNAM 2025 đã chính thức khai mạc tại Cung kiến trúc quy hoạch xây dựng quốc gia (NECC).
song-gia-tri