Chỉ cần một nguồn điện từ năng lượng mặt trời, Trần Kiến Lương (học sinh lớp 12A6 Trường THPT Trần Khai Nguyên, Q.5, TP.HCM) đã chế tạo thành công nước… từ không khí. Nghiên cứu này được Kiến Lương thực nghiệm thành công qua đề tài “Chế tạo máy thu hoạch nước mini từ không khí”, với sự hỗ trợ của thầy Nguyễn Thế Nhất (giáo viên môn địa lý).
Trần Kiến Lương kiểm tra lại máy thu hoạch nước mini từ không khí trước khi đem thực nghiệm
Với tính hữu dụng mang lại, đề tài nghiên cứu trên đã vượt qua hàng trăm đề tài của học sinh trên cả nước để giành giải ba cuộc thi Khoa học kỹ thuật cấp quốc gia năm học 2020-2021 dành cho học sinh trung học.
3 giờ thu được 250ml nước
Từ thực tế khan hiếm nước ngọt ở miền Tây vào mùa khô, đề tài ra đời với mong muốn phần nào “giải cơn khát” nước ngọt cho người dân ở miền này. “Máy thu hoạch nước gồm 3 phần: Phần 1 là khối tản nhiệt và sò nóng lạnh (phần ngưng tụ nước); phần 2 là bình chứa và bộ lọc nước; phần 3 là vỏ bên ngoài được gắn nguồn điện, cung cấp nguồn điện đảm bảo máy hoạt động. Trong đó, sò nóng lạnh là chất bán dẫn nhiệt. Toàn bộ máy có trọng lượng dưới 500gram, vô cùng nhỏ gọn”, Kiến Lương thông tin.
Chia sẻ về cơ chế hoạt động, Kiến Lương cho biết máy hoạt động theo cơ chế làm lạnh của tủ lạnh. Khi sò nhận được nguồn điện từ năng lượng mặt trời thì sẽ có một mặt làm nóng và một mặt làm lạnh. Mặt làm nóng sẽ gắn với một miếng nhôm tản nhiệt nóng và một quạt tản khói hỗ trợ quá trình tản nhiệt nóng. Mặt làm lạnh sẽ gắn với miếng nhôm tản nhiệt lạnh, nước thu được sẽ ngưng tụ trên đó. Sau đó, nước thu được sẽ chảy qua bồn chứa và được lọc qua bộ lọc, có thể sử dụng uống và sinh hoạt trực tiếp. “Theo kết quả thực nghiệm thì trong vòng 3 tiếng, với chiếc máy mini trên sẽ thu được 250ml nước lọc. Tuy nhiên, hiệu suất nước thu được còn phụ thuộc vào độ ẩm của không khí, theo tỷ lệ thuận. Tức là độ ẩm trong không khí càng cao thì lượng nước thu được sẽ càng tăng và ngược lại. Song thấp nhất độ ẩm không khí phải đạt 20%, bởi đây là điều kiện để xuất hiện quá trình ngưng tụ nước”, Kiến Lương chia sẻ.
Cũng theo Kiến Lương, hiện nay thị trường trong nước chưa có một loại máy nào cho phép thu hoạch nước từ không khí. Trên thế giới có loại máy này nhưng là loại máy lớn, sử dụng như một tụ cung cấp nước. Điều quan trọng là chiếc máy mini có cấu tạo rất đơn giản và chi phí rất thấp, chỉ dưới 500 ngàn đồng/máy. Máy có mô hình nhỏ, thích hợp và thuận tiện cho việc sử dụng trong tình huống tạm thời hay mang đi du lịch tại những vùng khan hiếm nước. Tuy nhiên, để có thể phục vụ nước sinh hoạt nhiều hơn như ở miền Tây thì cần nghiên cứu để mở rộng thiết kế của máy nhằm tăng dung tích nước thu được.
Đưa kiến thức bài học vào phục vụ cộng đồng
Chiếc máy mini chỉ có trọng lượng dưới 500gram song lại khiến thầy và trò “mất ăn mất ngủ” đến hơn một tháng từ khâu tìm kiếm thông tin, tìm kiếm nguyên liệu cho đến chế tạo, thực nghiệm. “Khó nhất là tìm được những linh kiện, vật liệu phù hợp với mục đích mà mình hướng đến, là chế tạo nước từ không khí. Và làm sao phải tối ưu hóa nhất lượng nước thu được. Trên thị trường có nhiều dạng tản nhiệt nhưng để phù hợp với chức năng của máy thì việc tìm kiếm lại không dễ dàng”, Kiến Lương chia sẻ. Để tìm được vật liệu phù hợp, Kiến Lương cho hay hai thầy trò phải chia nhau lên Google tìm kiếm và dò la ở các cửa hàng bán linh kiện điện. Một tháng hoàn thành sản phẩm thì riêng khâu tìm kiếm đã mất 2 tuần. Kiến Lương cho biết máy chế tạo nước mini có thể chưa hoàn hảo nhưng là tâm huyết của cả thầy và trò, mong muốn giải quyết phần nào bài toán “khát” nước sạch ở miền Tây. “Em và thầy Nhất tận dụng những khoảng thời gian rảnh, có thể là buổi trưa hoặc thời điểm thầy không phải lên lớp, còn em không có tiết học thì thầy trò cùng lắp ráp. Bài học lớn nhất mà em học được khi nghiên cứu đề tài này là những kiến thức vật lý, địa lý, toán học có thể khô khan nhưng không phải là kiến thức vô bổ, mà ngược lại rất gần gũi với cuộc sống nếu bản thân người học có định hướng phục vụ cộng đồng”, Kiến Lương bày tỏ.
Thầy Nguyễn Thế Nhất và Trần Kiến Lương nhận giải ba cuộc thi Khoa học kỹ thuật cấp quốc gia năm học 2020-2021
Theo sát hướng dẫn Kiến Lương thực hiện đề tài, thầy Nguyễn Thế Nhất cho hay bản thân chỉ đứng ở vị trí hỗ trợ, góp ý và định hướng chứ không can thiệp quá sâu vào quá trình nghiên cứu. Khi xác định được ý tưởng, Kiến Lương sẽ lập dàn ý, lập kế hoạch nghiên cứu, tìm hiểu nguyên lý hoạt động, các thiết bị cần dùng để chế tạo, sau đó tiến hành chế tạo và thử nghiệm. “Quá trình thực hiện đề tài là cơ hội để học sinh sử dụng kiến thức đã học từ nhà trường vào giải quyết các vấn đề trong thực tế cuộc sống, từ đó bản thân sẽ học được nhiều hơn về kiến thức và kỹ năng, đặc biệt là có tư duy khoa học, giúp các em ý thức sâu sắc hơn việc học để phục vụ cộng đồng”, thầy Nhất nhấn mạnh.
Bài, ảnh: Yến Hoa