Nguồn điện cung cấp cho những bóng đèn trong phòng này
được tạo ra chỉ cách đây có vài giây.
Bởi vì những thứ có ở đây, hôm nay,
nhu cầu sử dụng điện phải luôn cân bằng
với việc cung cấp điện.
Nếu trong khoảng thời gian tôi đi ra sân khấu này,
có vài chục mega oát năng lượng gió
ngừng chạy vào lưới điện,
thì sự chênh lệch sẽ được lấp
từ máy phát điện khác ngay lập tức.
Các nhà máy than, nhà máy hạt nhân
không thể đáp ứng kịp.
Nhưng một bộ ắc quy lớn thì có thể
Với một bộ ắc quy lớn,
chúng ta có thể giải quyết được vấn đề gián đoạn
ngăn cản năng lượng gió và mặt trời
đóng góp điện năng vào mạng lưới điện
giống như cách mà than, khí ga và năng lượng hạt nhân gây ra ngày nay.
Bạn thấy đấy, bộ ắc quy
là thiết bị quan trọng ở đây.
Với nó, chúng ta có thể lấy năng lượng điện từ mặt trời
cho dù mặt trời không chiếu sáng.
Nó thay đổi mọi thứ.
Vì suy cho cùng thì năng lượng tái tạo
như gió và năng lượng mặt trời
sinh ra từ những cái cánh,
ngay tại sân khấu này.
Hôm nay, tôi muốn nói cho các bạn nghe về một thiết bị như thế.
Nó được gọi là bộ ắc quy "kim loại lỏng"
Một kiểu dự trữ năng lượng mới
mà tôi chế tạo ở Học viện kỹ thuật Massachusetts
cùng với một nhóm sinh viên
và các nghiên cứu sinh sau tiến sĩ
Chủ đề của hội thảo TED năm nay là về quang phổ toàn phần
Từ điển tiếng anh Oxford đã định nghĩa quang phổ
là "toàn bộ các dải bước sóng
của bức xạ điện từ
từ sóng vô tuyến dài nhất đến tia gama ngắn nhất
mà dải ánh sáng có thể nhìn thấy được
chỉ là một phần nhỏ."
Vì thế tôi không đến đây chỉ để nói cho các bạn
cách mà chúng tôi rút ra được từ thiên nhiên
một giải pháp đối phó với một trong những vấn đề vĩ đại của thế giới.
tôi muốn thực hiện quang phổ toàn phần và giải thích
trong quá trình phát triển
công nghệ mới này
chúng tôi đã phát hiện ra vài hệ thống không chính thống
mà có thể dùng làm bài học cho sự đột phá,
những ý tưởng đáng được phổ biến
Và các bạn biết rằng
nếu chúng ta muốn đưa cho đất nước chúng ta ra khỏi tình trạng năng lượng như hiện nay
chúng ta không thể cứ bảo thủ,
chúng ta không thể cứ khoan ra,
chúng ta không thể đánh bom ra.
Chúng ta sẽ làm theo cách lạc hậu của người Mỹ,
chúng ta sẽ phát minh ra,
và làm việc cùng nhau.
(Tán dương)
Bắt đầu nào
Bộ ắc quy đã được chế tạo cách đây 200 năm
do một giáo sư, Alessandro Volta,
ở trường đại học Padua nước Ý
Phát minh của ông đã cho ra đời một lĩnh vực khoa học mới
ngành hóa điện,
và những kỹ thuật mới
chẳng hạn như thuật mạ điện.
Có thể nhận thấy,
Bộ ắc quy của Volta
cũng là lần đầu tiên
cho thấy sự hữu dụng của một giáo sư.
(Tiếng cười)
Trước Volta, không ai có thể tưởng tượng được
một giáo sư có thể làm được bất kì điều gì.
Đây là bộ pin đầu tiên
một chồng tiền xu, kẽm và bạc,
bị cách ly bởi giấy bồi có tẩm nước biển
Đây là điểm khởi đầu
để thiết kế một bộ pin --
2 điện cực,
trong trường hợp này những kim loại có thành phần khác nhau
và một chất điện phân,
trong trường hợp này, muối tan trong nước.
Khoa học đơn giản vậy đấy.
Phải công nhận, tôi đã bỏ qua một vài chi tiết.
Bây giờ tôi sẽ chỉ cho các bạn thấy
khoa học về ắc quy rất dễ hiểu
và nhu cầu dự trữ mức độ lưới điện
là hợp lý,
nhưng thực tế
ngày nay vẫn chưa có kỹ thuật về ắc quy
có thể đáp ứng được
những đòi hỏi về hiệu suất lưới điện
đó là công suất lớn đặt biệt,
thời gian sử dụng lâu
và giá cực rẻ
Chúng ta phải nghĩ đến vấn đề này theo một cách khác,
Một cái gì đó lớn,
Một cái gì đó rẻ.
Cho nên hãy bỏ đi
kiểu tìm kiếm một chất hóa học tuyệt vời nhất
rồi hy vọng chúng ta sẽ có thể hạ thấp giá thành
bằng việc tạo ra thật nhiều sản phầm.
Thay vào đó, hãy phát minh
theo giá của thị trường điện.
Điều đó có nghĩa là
một số phần trong bảng tuần hoàn
rõ ràng là nằm ngoài giới hạn.
Bộ ắc quy này cần được tạo ra
từ những nguyên tố có nhiều trong đất
Ý tôi là nếu bạn muốn tạo ra cái gì đó rẻ như bèo,
hãy tạo ra cái gì gì... đó
(Tiếng cười)
tốt nhất là rẻ
mà có nguồn gốc từ địa phương.
Và chúng ta có thể thực hiện điều đó
bằng việc sử dụng các kỹ thuật và nhà máy chế tạo đơn giản
không tốn nhiều của cải.
Vì thế, cách đây khoảng 6 năm
Tôi đã bắt đầu nghĩ về vấn đề này.
Và để làm theo ý tưởng mới,
Tôi đã tìm đến nguồn cảm hứng ngoài dự trữ điện
Thực sự, tôi đã tìm ra một kỹ thuật
không dự trữ cũng không tạo ra điện,
thay vào đó, nó tiêu thụ điện,
với số lượng lớn.
Tôi đang nói đến việc sản xuất nhôm.
Tiến trình được phát minh vào năm 1886
do hai thanh niên 22 tuổi
Hall ở Mỹ và Heroult ở Pháp.
Và chỉ vài năm ngắn ngủi sau phát minh của họ,
nhôm đã thay đổi
từ một thứ kim loại quý như bạc
trở thành vật liệu xây dựng phổ biến.
Bạn đang nhìn ngôi nhà nhỏ của một thợ nung nhôm hiện đại.
Nó rộng khoảng 50 feet (~15m)
và kéo dài ra phía sau khoảng 1 dặm
với nhiều ô ngăn
bên trong cũng giống như ắc quy của Volta
có 3 điểm khác nhau quan trọng.
Ắc quy Volta hoạt động với mức nhiệt độ trong phòng.
Nó khớp với các điện cực thể rắn
và chất điện phân, đó là một dung dịch muối.
Pin của Hall và Heroult
hoạt động ở nhiệt độ cao,
nhiệt độ đủ cao
để làm cho nhôm thành chất lỏng
Chất điện phân
không phải là dung dịch muối và nước,
mà là muối tan chảy.
Đó là sự kết hợp của kim loại lỏng
muối nóng chảy và nhiệt độ cao
cho phép chúng ta đưa dòng điện cao thế qua vật này.
Ngày nay, chúng ta có thể sản xuất ra kim loại nguyên sinh từ quặng
với giá thấp hơn 50 xu một Pao.
Đó là một điều kỳ diệu
của ngành luyện kim điện hiện đại.
Điều này đã thu hút sự quan tâm của tôi
đến mức tôi bị ám ảnh về việc chế tạo một loại ắc quy
mà có thể chiếm lĩnh nền kinh tế khổng lồ kia.
Và tôi đã làm được
tôi đã tạo ra bộ ắc quy bằng chất lỏng --
kim loại lỏng cho cả hai điện cực
và muối nóng chảy cho chất điện phân.
Tôi sẽ chỉ cho các bạn thấy.
Tôi đã đặt kim loại lỏng
có khối lượng riêng thấp lên trên,
đặt kim loại lỏng có khối lượng riêng lớn bên dưới,
còn muối nóng chảy ở giữa.
Vậy thì,
làm thế nào để chọn các kim loại?
Theo tôi, thực hiện bản thiết kế
luôn bắt đầu từ đây,
với bảng tuần hoàn,
được phát hiện nhờ một "giáo sư" khác,
Dimitri Mendeleyev.
những gì chúng ta biết
đều được tạo nên từ những sự kết hợp
của những thứ được mô tả ở đây.
Nó còn bao gồm cơ thể chúng ta nữa.
Tôi còn nhớ một ngày rất trọng đại
khi tôi đang tìm một cặp kim loại
thỏa mãn điều kiện
có nhiều trong đất,
khối lượng riêng khác nhau, trái ngược nhau
và có khả năng phản ứng với nhau cao.
Tôi rất vui khi nhận thấy
mình biết mình tìm ra câu trả lời.
Magie ở lớp trên cùng.
Còn ang-ti-moan
nằm ở lớp dưới cùng.
Tôi muốn nói cho các bạn biết,
một trong những lợi ích lớn nhất của việc làm giáo sư:
phấn màu.
(Tiếng cười)
Để tạo ra dòng điện,
Magie mất đi 2 electron
trở thành ion magie,
sau đó đi qua chất điện phân,
nhận 2 electron từ ang-ti-moan,
sau đó kết hợp với nó hình thành nên một hợp kim.
Các electron hoạt động
trong thế giới thực ở đây,
truyền năng lượng vào các thiết bị.
Bây giờ để nạp điện vào ắc quy,
chúng ta nối một nguồn điện.
Có thể nó là nông trại đầy gió.
Sau đó, ta đảo ngược dòng điện.
Hiện tượng này thúc đẩy magie tách khỏi hợp kim
và trở về điện cực bên trên,
phục hồi cấu tạo ban đầu của ắc quy.
Còn dòng điện chạy qua giữa các điện cực
tạo nên độ nóng đủ để duy trì nhiệt độ
Thật tuyệt,
ít nhất là về lý thuyết,
Nhưng thực tế nó có hoạt động?
Vậy nên làm gì tiếp theo?
Chúng tôi đến phòng thí nghiệm.
Bấy giờ, tôi có thuê những chuyên gia không?
Không, tôi thuê một sinh viên
và dạy cho cậu ấy,
chỉ cậu ấy cách nghĩ đến vấn đề,
hiểu nó từ quan điểm của tôi
rồi để cho cậu ấy tự xoay sở.
Đây là người sinh viên đó, David Bradwell,
người trong bức ảnh này,
đang tự hỏi liệu cái này có bao giờ hoạt động không.
Lúc đó tôi không nói cho David biết
là chính tôi cũng không đảm bảo rằng nó sẽ hoạt động.
David còn trẻ và thông minh
cậu ấy muốn trở thành tiến sĩ,
nên cậu ấy đã tiếp tục làm
(Tiếng cười)
Cậu ấy tiếp tục chế tạo
chiếc ắc quy kim loại lỏng đầu tiên
cho ngành hóa học.
Và dựa vào những kết quả đầu tiên đầy hứa hẹn
được trả
bằng quỹ cây giống ở học viện kỹ thuật Massachuset
Tôi có thể thu hút quyên góp quỹ nghiên cứu chuyên đề
từ thành phần kinh tế tư nhân
và chính phủ liên bang.
Nó giúp tôi mở rộng nhóm lên tới 20 thành viên.
bao gồm cả sinh viên mới tốt nghiệp, sau tiến sĩ
và thậm chí có vài người chưa tốt nghiệp
Tôi có thể triệu tập được những người thực sự giỏi,
những người cùng chia sẻ đam mê với tôi
về khoa học và phục vụ cho xã hôi,
không có khoa học và dịch vụ dành cho nghề nghiệp.
Và nếu bạn hỏi họ
tại sao lại tiếp tục làm việc với ắc quy kim loại lỏng,
câu trả lời sẽ giống với
lời nhận xét của tổng thống Kennedy
ở đại học Rice năm 1962
khi ông nói - Tôi xin mạn phép -
"Chúng ta chọn công việc dự trữ mạng lưới điện,
không phải vì nó dễ làm,
mà vì nó khó".
(Tán dương)
Vì thế, đây là bước phát triển của bình ắc quy thủy tinh kim loại.
Ở đây, chúng tôi sử dụng cục pin 1W/h ở trạm cứu tế.
Tôi gọi nó là ly shotglass - ly chúc tửu.
Chúng tôi đã điểu khiển trên 400 cục pin,
hoàn thiện hiệu suất của nó bằng nhiều chất hóa học
không chỉ có magie và ăng-ti-moan.
Theo cách này, chúng tôi đã tăng cường thêm pin 20 W/h.
Tôi gọi nó là bóng hockey puck - khúc côn cầu.
Và chúng tôi có những kết quả đáng chú ý.
Sau đó, là đến saucer - đĩa hứng nước.
Với 200 W/h.
Kỹ thuật này đang tự chứng tỏ rằng
nó tốt và có thể thay đổi.
Nhưng tốc độ vẫn chưa đủ nhanh.
Vì thế, một năm rưỡi trước,
David và tôi,
cùng với thành viên khác trong nhóm nghiên cứu,
đã thành lập một công ty
để thúc đẩy tốc độ tiến triển
và chạy đua trong sản xuất.
Vì vậy, ở LMBC,
chúng tôi đã tạo ra pin với đường kính 16 inch (~41cm)
có công suất 1 KW/h --
gấp ngàn lần so với công suất
của pin gọi là ly rượu chúc tửu (shotglass) ban đầu.
Chúng tôi gọi nó là pizza.
Sau đó, chúng tôi có loại pin 4 KW/h sắp xuất hiện.
Nó sẽ có đường kính 36 inch (~91cm).
Chúng tôi gọi nó là bàn rượu,
nhưng nó chưa sẵn sàng cho giờ cao điểm.
Một biến thể kỹ thuật
xếp những mặt bàn quán ba này chồng lên thành khối,
tập hợp những khối này với nhau tạo thành bộ ắc quy lớn
bằng một container vận chuyển 40 feet (~12m)
để thay thế.
Nó có công suất 2 mega-oát 1 giờ
2 triệu W/h
Năng lượng đủ
để đáp ứng nhu cầu sử sụng điện hàng ngày
của 200 hộ ở Mỹ
Vậy là bạn có nó, giữ cân bằng lưới điện
yên lặng, không bức xạ,
không có những bộ phận di động,
được kiểm soát từ xa,
phù hợp với điểm chỉ giá thị trường
không cần tiền trợ cấp.
Vậy chúng ta học được gì từ điều đó?
(Tán dương)
Vậy chúng ta học được gì từtất cả những điều này?
Tôi sẽ chia sẻ với các bạn
vài điều đáng kinh ngạc, sự không chính thống.
Chúng nằm ngoài phạm vi có thể nhìn thấy được.
Nhiệt độ:
kiến thức phổ thông cho rằng để nó thấp
bằng hoặc gần nhiệt độ trong phòng,
sau đó, cài đặt hệ thống kiểm soát để giữ mức đó.
Không để nhiệt độ chạy mất.
Bộ ắc quy kim loại lỏng được thiết kế để hoạt động ở nhiệt độ cao
theo quy luật tối thiểu.
Bộ ắc quy của chúng tôi có thể xử lý khi nhiệt độ tăng quá cao
do sự dao động dòng điện.
Thang tỉ lệ: kiến thức phổ phông cho rằng
hãy giảm giá bằng cách sản xuất nhiều.
Bộ ắc quy kim loại lỏng được thiết kế để giảm giá
bằng cách sản xuất ít, nhưng lớn hơn.
Cuối cùng, đối với nguồn nhân lực:
kiến thức phổ thông cho rằng
hãy thuê những chuyên gia về ắc quy,
những chuyên gia kinh nghiệm,
những người có thể sử dụng kinh nghiệm và lượng kiến thức khổng lồ của họ.
Để phát triển bộ ắc quy kim loại lỏng,
Tôi thuê sinh viên và học viên sau tiến sĩ và hướng dẫn họ.
Trong một bộ ắc quy,
tôi cố gắng tăng tối đa điện thế;
khi hướng dẫn,
tôi cố gắng tăng tối đa tiềm năng về con người.
Vì thế bạn thấy đấy,
câu chuyện về bộ ắc quy thủy tinh kim loại
thì sẽ hơn một bảng báo cáo
phát minh kỹ thuật,
đó là một bản thiết kế chi tiết
cho các nhà phát minh, quan phổ toàn phần.
(Tán dương)