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)

Bài liên quan
mca
Tin bài khác
Vinamilk và hành trình sẻ chia với người dân hậu thiên tai

Vinamilk và hành trình sẻ chia với người dân hậu thiên tai

Với tinh thần “Bạn góp một – Vinamilk góp một”, chương trình “Vượt thiên tai – Tiếp bước tương lai 2025” do Vinamilk phối hợp cùng Trung ương Đoàn TNCS Hồ Chí Minh và Hội đồng Đội Trung ương tổ chức đã nhận được sự ủng hộ mạnh mẽ từ cộng đồng. Chương trình kêu gọi quyên góp được hàng trăm nghìn sản phẩm dinh dưỡng, đến từ khách hàng và tập thể cán bộ – công nhân viên Vinamilk trên toàn quốc.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 23/10/2025: Tuổi Dần trắc trở, tuổi Thìn hanh thông

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 23/10/2025: Tuổi Dần trắc trở, tuổi Thìn hanh thông

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 23/10/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 22/10: VN Index ngược dòng ngoạn mục, thị trường rũ bỏ nỗi sợ?

Thị trường chứng khoán ngày 22/10: VN Index ngược dòng ngoạn mục, thị trường rũ bỏ nỗi sợ?

Sau phiên “đỏ lửa” đầu tuần, thị trường ngày 22/10 chứng kiến màn lội ngược dòng đầy cảm xúc để kéo dài đà phục hồi. VN Index có lúc đã mất sâu 35 điểm xuống 1.628 điểm, nhưng lực cầu mạnh mẽ xuất hiện sau 14h đã kéo chỉ số bật tăng trở lại gần 50 điểm, đóng cửa tại 1.678,5 điểm. Dù thanh khoản suy giảm, sắc xanh lan tỏa toàn sàn giúp nhà đầu tư phần nào lấy lại niềm tin.
Universal Robots ra mắt robot cộng tác mới

Universal Robots ra mắt robot cộng tác mới

Universal Robots, công ty robot cộng tác (cobot) hàng đầu thế giới, đã mở rộng Dòng UR của mình bằng việc ra mắt UR18, một robot cộng tác công nghiệp được thiết kế để cung cấp cả sức mạnh và tốc độ trong một hình thức nhỏ gọn.
Điện toán - bước tiến chiến lược mới trong kỷ nguyên chuyển đổi số di động

Điện toán - bước tiến chiến lược mới trong kỷ nguyên chuyển đổi số di động

Khi chuyển đổi số lan tỏa mạnh mẽ đến từng khía cạnh hoạt động của doanh nghiệp, từ trung tâm hậu cần đến văn phòng điều hành, thì phần cứng - nền tảng của mọi hạ tầng kỹ thuật số - đang trải qua một cuộc cách mạng thầm lặng. Trong đó, “điện toán” (rugged computing) đang nổi lên như một nhu cầu chiến lược không thể bỏ qua.
Điều kiện cấp Giấy chứng nhận doanh nghiệp khoa học và công nghệ

Điều kiện cấp Giấy chứng nhận doanh nghiệp khoa học và công nghệ

Nghị định số 268/2025/NĐ-CP của Chính phủ đã quy định rõ các điều kiện cấp Giấy chứng nhận doanh nghiệp khoa học và công nghệ.
Từ tốc độ đến chiều sâu: Chuyển đổi số Việt Nam ngày càng gần dân hơn

Từ tốc độ đến chiều sâu: Chuyển đổi số Việt Nam ngày càng gần dân hơn

Sáng 21/10, tại Hà Nội, Chương trình chào mừng Ngày Chuyển đổi số Quốc gia năm 2025 được tổ chức với chủ đề “Chuyển đổi số: Nhanh hơn - hiệu quả hơn - gần dân hơn”.
Nhận định phiên giao dịch ngày 22/10: Thận trọng quan sát, duy trì tỷ lệ ký quỹ an toàn

Nhận định phiên giao dịch ngày 22/10: Thận trọng quan sát, duy trì tỷ lệ ký quỹ an toàn

Sau phiên hồi phục mạnh ngày 21/10, thị trường được kỳ vọng sớm ổn định trở lại. Tuy vậy, giới phân tích khuyến nghị nhà đầu tư tiếp tục thận trọng quan sát, duy trì tỷ lệ ký quỹ an toàn và hạn chế sử dụng đòn bẩy trong ngắn hạn.
Sắp ra mắt sản phẩm du lịch văn hóa ‘Đêm Bảo tàng’

Sắp ra mắt sản phẩm du lịch văn hóa ‘Đêm Bảo tàng’

Ngày 31/10, Bảo tàng Mỹ thuật Việt Nam sẽ chính thức ra mắt sản phẩm du lịch văn hóa “Đêm Bảo tàng”.
Những mẫu tai nghe không dây đáng mua nhất năm 2025

Những mẫu tai nghe không dây đáng mua nhất năm 2025

Thị trường tai nghe không dây (TWS) tiếp tục chứng kiến cuộc đua khốc liệt giữa các “ông lớn” công nghệ và những thương hiệu âm thanh lâu đời. Từ thiết kế, chất âm đến công nghệ chống ồn, mỗi hãng đều mang đến dấu ấn riêng. Dưới đây là những cái tên nổi bật, được đánh giá cao nhất trong năm 2025.
song-gia-tri