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
Triển lãm GEIMS 2025: Sân chơi công nghệ linh kiện điện tử và sản xuất thông minh

Triển lãm GEIMS 2025: Sân chơi công nghệ linh kiện điện tử và sản xuất thông minh

Triển lãm Quốc tế Linh kiện Điện tử & Sản xuất Thông minh tại Việt Nam (GEIMS Việt Nam) lần thứ hai sẽ được tổ chức bởi Global Sources - đơn vị có hơn 20 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực triển lãm thương mại quốc tế. Sự kiện hứa hẹn trở thành điểm hẹn chiến lược dành cho các nhà mua hàng trong ngành sản xuất điện tử và sản xuất thông minh.
Samsung công bố Top 16 cuộc thi Samsung Solve For Tomorrow 2025

Samsung công bố Top 16 cuộc thi Samsung Solve For Tomorrow 2025

Ngày 2/10/2025, tại Hà Nội, Samsung Việt Nam vừa công bố 16 đội thi xuất sắc bước vào vòng chung kết cuộc thi Samsung Solve for Tomorrow 2025, gồm 8 đội Bảng A (THCS) và 8 đội Bảng B (THPT). Các đội được tuyển chọn từ 2.625 ý tưởng sáng tạo của học sinh trên toàn quốc, thể hiện tiềm năng nổi bật và khát vọng biến ý tưởng thành giải pháp công nghệ thiết thực của thế hệ trẻ Việt Nam.
Siết chặt quản lý thị trường: Hơn 15.500 vụ vi phạm bị xử lý trong 9 tháng

Siết chặt quản lý thị trường: Hơn 15.500 vụ vi phạm bị xử lý trong 9 tháng

Báo cáo của Ban Chỉ đạo 389 Bộ Công Thương cho thấy, từ đầu năm đến nay, Quản lý thị trường cả nước đã xử lý hơn 15.500 vụ vi phạm, chuyển 133 vụ có dấu hiệu tội phạm sang cơ quan điều tra. Các mặt hàng nổi cộm gồm thực phẩm, mỹ phẩm, dược phẩm, thuốc lá và thương mại điện tử.
Logitech ra mắt bàn phím năng lượng mặt trời K980: 10 năm không cần sạc

Logitech ra mắt bàn phím năng lượng mặt trời K980: 10 năm không cần sạc

Với công nghệ Logi LightCharge, bàn phím không dây Signature Slim Solar+ K980 khai thác cả ánh sáng tự nhiên lẫn nhân tạo, đồng thời được chế tạo từ nhựa tái chế, hướng đến thiết kế thân thiện môi trường.
Viettel ứng cứu khẩn cấp, hơn 90% trạm phát sóng tại vùng bão đã hoạt động trở lại

Viettel ứng cứu khẩn cấp, hơn 90% trạm phát sóng tại vùng bão đã hoạt động trở lại

Sau khi bão số 10 gây mất điện và gián đoạn liên lạc diện rộng, Viettel đã huy động gần 600 đội ứng cứu với 1.500 nhân sự, giúp khôi phục tín hiệu tại Hà Tĩnh, Thanh Hóa, Lào Cai, Ninh Bình và nhiều địa phương khác, đảm bảo thông tin liên lạc phục vụ chính quyền và người dân.
Thị trường chứng khoán ngày 02/10: Tâm lý thận trọng lan rộng, VN Index giảm hơn 12 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 02/10: Tâm lý thận trọng lan rộng, VN Index giảm hơn 12 điểm

Sau nhịp tăng đầu phiên, áp lực bán lấn át trên diện rộng – đặc biệt ở nhóm chứng khoán và bất động sản – đã kéo VN Index giảm hơn 12 điểm về 1.652,71 điểm. Khối ngoại nối dài chuỗi bán ròng mạnh, làm tâm lý thị trường thêm thận trọng.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 3/10/2025: Tuổi Tý gặp thị phi, tuổi Mão khởi sắc

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 3/10/2025: Tuổi Tý gặp thị phi, tuổi Mão khởi sắc

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 3/10/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
EVNNPC khôi phục cấp điện cho hơn 3 triệu khách hàng sau bão số 10

EVNNPC khôi phục cấp điện cho hơn 3 triệu khách hàng sau bão số 10

Sau khi bão số 10 (BUALOI) đổ bộ, gây mưa lớn, ngập lụt và sạt lở tại nhiều địa phương, Tổng công ty Điện lực miền Bắc (EVNNPC) đã huy động tối đa lực lượng để khắc phục sự cố. Tính đến 20h ngày 1/10, hơn 3 triệu khách hàng đã được cấp điện trở lại, đạt gần 80% tổng số bị ảnh hưởng.
Energy Taiwan 2025: Giải pháp xanh cho tương lai trung hòa carbon

Energy Taiwan 2025: Giải pháp xanh cho tương lai trung hòa carbon

Triển lãm hàng đầu của ngành năng lượng Energy Taiwan và Net-Zero Taiwan sẽ được tổ chức từ ngày 29-31/10/2025 tại Trung tâm Triển lãm Taipei Nangang, Hội trường 1 (TaiNEX 1).
CIO CSO 2025: Xây dựng chiến lược an ninh mạng vững chắc trong kỷ nguyên AI

CIO CSO 2025: Xây dựng chiến lược an ninh mạng vững chắc trong kỷ nguyên AI

Tại Hội nghị CIO CSO 2025, các chuyên gia nhấn mạnh trí tuệ nhân tạo (AI) đang trở thành động lực quan trọng cho phát triển kinh tế - xã hội, song cũng tiềm ẩn nhiều rủi ro an ninh. Bên cạnh kinh nghiệm ứng dụng AI trong doanh nghiệp, hội nghị còn chỉ rõ những thách thức về dữ liệu, an toàn thông tin và nhu cầu cấp thiết xây dựng chiến lược bảo mật toàn diện.
song-gia-tri