Phùng Văn Long và Mai Nhật Anh, học sinh lớp 12A3 trường THPT chuyên Phan Bội Châu (Nghệ An) vừa hoàn thiện Hệ thống chưng cất nước mặn thành nước ngọt với kỹ thuật chân không bằng bơm thủy lực bởi năng lượng sóng biển.
Là học sinh chuyên Lý, Văn Long và Mai Anh có chung niềm đam mê nghiên cứu những mô hình, ứng dụng khoa học kỹ thuật vào cuộc sống. Tháng 3/2017, được thầy giáo phổ biến về cuộc thi khoa học kỹ thuật cấp quốc gia, hai em hào hứng tìm đề tài tham dự.
Long cho biết: “Qua báo chí và các tài liệu cho thấy nước ngọt đang thiếu, cả ở Việt Nam và thế giới. Vùng ven biển và hải đảo, người dân không đủ nước sinh hoạt làm ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng cuộc sống. Trong khi đó biển chiếm 3/4 bề mặt trái đất, nguồn năng lượng mặt trời lại vô hạn. Đây chính là nguồn tài nguyên để giải quyết vấn đề thiếu nước ngọt”.
Được thầy Mai Văn Quyền, giáo viên bộ môn Vật lý hướng dẫn, sau 2 tháng thiết kế, vẽ sơ đồ, ba thầy trò đã hoàn thiện sơ đồ cho mô hình. Tiếp theo, hai nam sinh cùng gom kinh phí đi mua vật liệu. Với những vật liệu có thể tận dụng đồ cũ, hai em đến các bãi đồng nát. Một số công đoạn cần chế tác thiết bị cầu kỳ, hai em đem mẫu thuê thợ cắt, tiện...
Hơn nửa năm nghiên cứu thực tế, lắp ráp thử, dự án đã hoàn thành với các bộ phận chính như: Bình đun và chảo thu năng lượng; bơm thủy lực sử dụng năng lượng sóng; ống inox tụ hơi thành nước; xi lanh nước; xi lanh hơi; van một chiều; van tiết lưu; van mở, khóa nước…
Khác với hầu hết dự án khoa học có thể thực nghiệm trên cạn thì mô hình này phải đưa xuống biển. Trọng lượng mô hình khoảng 70 kg, trong đó có nhiều bộ phận cồng kềnh như gương cầu thu năng lượng mặt trời, hệ thống van thủy lực…, hai bạn phải thuê ôtô tải di chuyển gần 20km từ TP Vinh tới biển Cửa Lò.
Về nguyên lý hoạt động của hệ thống, khi cho xuống mực nước biển sâu chừng 40 cm, hệ thống bơm thủy lực sẽ hoạt động nhờ sự lên xuống của sóng, bơm nước biển vào làm mát bình ngưng. Từ đây, nước biển sẽ dẫn theo ba hướng: xi lanh nước, xi lanh quay chảo và buồng hóa hơi. Nước trong buồng hóa hơi được đun nóng bởi năng lượng mặt trời từ gương cầu. Piston nước hoạt động liên tục nhờ sự điều chỉnh nước ra vào van 3/2.
Tiếp đó, piston của xi lanh hơi được gắn chặt với piston nước của xi lanh nước, nên nó hút hơi nước từ buồng hóa hơi đưa đến bình ngưng tự, làm cho áp suất buồng bay hơi giảm, còn áp suất bình ngưng tụ tăng. Trong khi đó gương cầu lõm tự động quay theo hình quạt với chu kỳ 24 giờ bởi xi lanh thủy lực, điều chỉnh bởi van tiết lưu và van 5/2. Gương quay sao cho trục chính của nó luôn song song với tia nắng mặt trời.
Trên thực tế nếu biển không động, với hệ thống có dung tích buồng bay hơi 1,7 lít, sau 8 giờ có nắng hệ thống sẽ thu được 10 lít nước ngọt. Chỉ số này có thể thay đổi tùy theo nhiệt độ ngoài trời. Trời càng nắng nóng thì hệ thống hoạt động càng hiệu quả, và ngược lại.
Long và Anh mong muốn có kinh phí để tiếp tục sáng chế thêm hệ thống cảm biến sử dụng bằng năng lượng mặt trời, khi mặt trời xoay đi đâu thì gương sẽ xoay theo đó để tối ưu hóa hệ thống. Các em cũng muốn nghiên cứu hệ thống này để ứng dụng trên các tàu thuyền đánh cá trên biển.
Bình luận