Học sinh lớp 9 chế tạo thiết bị tạo dòng điện từ những bước chân

Thiết bị này do 2 học sinh lớp 9 sáng chế, giúp chuyển đổi năng lượng cơ học từ bước chân thành điện năng cung cấp cho các thiết bị điện nhỏ như đèn led hoặc điện thoại.

Sáng chế này vừa đoạt giải nhất cuộc thi khoa học kỹ thuật tỉnh Ninh Thuận năm học 2024 – 2025 và sẽ đại diện cho Ninh Thuận tranh tài tại cuộc thi khoa học kỹ thuật toàn quốc vào tháng 3 tới.

Từ đi bộ đến việc tạo dòng điện từ bước chân

Chủ nhân của sáng kiến tạo dòng điện từ những bước chân là hai em Phạm Thị Thùy Trinh và Nguyễn Thị Thanh Thúy, cùng học lớp 9/3 Trường tiểu học và THCS Võ Nguyên Giáp ở phường Đông Hải, TP Phan Rang – Tháp Chàm (Ninh Thuận).

Thùy Trinh và Thanh Thúy cho biết ý tưởng chế tạo chiếc máy tạo điện năng từ những bước chân xuất phát từ việc mỗi ngày các em đều đi bộ để đến trường. Mỗi bước đi đều tạo ra năng lượng nhưng nguồn năng lượng này lại không được tận dụng.

“Xuất phát từ vấn đề thực tiễn này, chúng em ấp ủ việc chế tạo thiết bị chuyển đổi năng lượng cơ học từ bước chân thành điện năng” – Thùy Trinh nói.

Sau khi nảy ra ý tưởng, Thùy Trinh và Thanh Thúy đã trao đổi với thầy Lê Minh Phương, giáo viên bộ môn hóa học ở Trường tiểu học và THCS Võ Nguyên Giáp.

Nhờ sự hướng dẫn của thầy Phương, 3 tháng sau, thiết bị tạo điện năng từ bước chân đã hoàn thành với tổng thể gồm 3 phần: tấm sàn áp điện, hệ thống chỉnh lưu để lưu trữ điện năng và thiết bị tiêu thụ điện.

Thanh Thúy và Thùy Trinh chia sẻ điểm mới của thiết bị này là dựa trên nguyên lý áp điện từ vật liệu đĩa loa gốm piezoelectric để chuyển hóa cơ năng (lực tác động) thành điện năng.

Nguyên lý hoạt động của thiết bị là khi có lực (bước chân hoặc áp lực khác) tác động vào thì cảm biến loa gốm tạo ra dòng điện áp.

Dòng điện xoay chiều (AC) từ cảm biến sẽ được mạch chỉnh lưu chuyển đổi thành dòng điện một chiều (DC). Nguồn điện DC này sẽ cung cấp nguồn năng lượng cho các thiết bị điện hoặc được lưu trữ vào pin để cấp điện gián tiếp.

Theo Thùy Trinh và Thanh Thúy, mỗi cảm biến từ đĩa loa gốm có thể tạo ra điện áp từ 0,5V đến 8V tùy vào lực tác động. Vì dòng điện tạo ra là rất nhỏ nên cần kết hợp nhiều đĩa loa gốm lại với nhau.

“Các loa gốm có thể mắc song song hoặc nối tiếp nhau để tăng hiệu quả chuyển đổi năng lượng cơ học từ bước chân thành điện năng. Số lượng loa gốm càng nhiều, nguồn điện áp tạo ra càng lớn nhằm đáp ứng đủ nhu cầu năng lượng cho các thiết bị điện” – Thùy Trinh nói.

Thân thiện với môi trường

Thùy Trinh và Thanh Thúy cho biết sáng chế nói trên đa phần sử dụng các vật liệu dễ kiếm, giá thành thấp và phù hợp với điều kiện thực tế.

“Thiết bị này không chỉ tạo ra năng lượng từ những bước chân mà còn có thể lưu trữ điện năng trong pin hoặc tụ điện, đảm bảo sử dụng lâu dài và hiệu quả cho các thiết bị nhỏ như đèn led hoặc sạc pin điện thoại” – Thanh Thúy nói.

Ngoài ra, thiết bị của hai em có thể lắp đặt ở những lối đi hay cầu thang tại những nơi đông người như: trường học, trung tâm thương mại, công viên, phố đi bộ… để tận dụng tối đa sự tác động từ bước chân di chuyển của con người để tạo ra điện.

“Mỗi người trong trung tâm thương mại bước chân lên thiết bị 5 lần, nếu có 200 người thì số lần tác động sẽ 1.000 lần, tương ứng với 1.000 bước chân. Khi đó, dòng điện tạo ra có thể sạc cho 1 – 2 điện thoại di động trong 3 – 4 giờ. Số lượt tác động càng nhiều, lượng điện tạo ra càng nhiều và rất thân thiện với môi trường” – Thùy Trinh giải thích.

Thầy Lê Minh Phương cho biết trước ý tưởng có tính ứng dụng thực tiễn, thầy đã hướng dẫn giúp Thanh Thúy và Thùy Trinh biến thành sản phẩm thực tế.

Sản phẩm hoàn thành và được đánh giá tốt, cả thầy và trò đều vui. Tuy nhiên, sản phẩm vẫn còn những hạn chế nhất định về cách bảo quản hay khả năng chống oxy hóa khi lắp đặt thiết bị ngoài trời.

“Hiện thầy trò chúng tôi tiếp tục khắc phục để thiết bị hoàn thiện hơn, vận hành trơn tru hơn” – thầy Phương nói.