Pin nền nước an toàn từ Trung Quốc: Tuổi thọ 120.000 chu kỳ, chất điện phân như nước muối làm đậu phụ
Các nhà khoa học Trung Quốc vừa công bố một bước đột phá trong công nghệ lưu trữ năng lượng với việc phát triển một loại pin nền nước thân thiện với môi trường, có tuổi thọ cực cao và sử dụng chất điện phân an toàn đến mức có thể so sánh với nước muối dùng trong sản xuất đậu phụ. Theo báo cáo từ SCMP, loại pin này không độc hại và có thể thải bỏ mà không gây rủi ro sinh thái, khác biệt rõ rệt so với pin lithium-ion truyền thống vốn đòi hỏi xử lý như chất thải nguy hại.
Ưu điểm vượt trội so với pin lithium-ion
Pin nền nước mới này loại bỏ hoàn toàn nguy cơ cháy nổ do tính dễ bắt lửa của các loại pin thông thường, đồng thời có chi phí sản xuất rẻ hơn, mang lại lựa chọn an toàn hơn cho các ứng dụng như xe điện và hệ thống lưu trữ điện quy mô lớn. Trong bài báo đăng trên tạp chí khoa học Nature Communications ngày 18/2, nhóm nghiên cứu cho biết: “So với các hệ thống pin nước hiện nay…, hệ thống của chúng tôi mang lại độ ổn định chu kỳ dài hạn vượt trội và tính thân thiện với môi trường trong điều kiện trung tính.”
Các nhà nghiên cứu đến từ Đại học Thành phố Hồng Kông, Đại học Diên An, Đại học Khoa học và Công nghệ Nam Phương và Phòng thí nghiệm Vật liệu Hồ Tùng Sơn đã chứng minh rằng loại pin mới có thể hoạt động hơn 120.000 chu kỳ sạc mà chỉ suy giảm hiệu suất ở mức tối thiểu. “Hiệu suất này cho thấy tiềm năng nghiên cứu lớn của công trình và nhấn mạnh triển vọng ứng dụng thực tế,” nhóm nghiên cứu nhận định.
Giải quyết vấn đề an toàn và môi trường
Pin lithium-ion truyền thống sử dụng dung môi dễ cháy làm chất điện phân, thành phần dẫn truyền điện tích giữa cực âm và cực dương. Điều này có thể khiến pin bắt lửa nếu quá nhiệt hoặc hư hỏng, đòi hỏi quy trình xử lý thận trọng khi thải bỏ. Nguy cơ này đã thể hiện rõ trong các sự cố gần đây, chẳng hạn như pin dự phòng phát cháy trên máy bay, buộc một số hãng hàng không phải hạn chế hoặc cấm mang sạc dự phòng lên khoang. Các vụ cháy xe điện tại Trung Quốc cũng làm dấy lên tranh luận về mức độ an toàn của pin lithium-ion, đặc biệt vì các đám cháy này thường rất khó dập tắt.
Trong khi đó, pin nền nước, đã được nghiên cứu phát triển hơn 200 năm, sử dụng dung dịch gốc nước làm chất điện phân và được chú ý nhờ chi phí thấp. Tuy nhiên, phần lớn chất điện phân của pin nền nước hiện nay có tính axit hoặc kiềm, dẫn đến các phản ứng phụ làm hạn chế tuổi thọ và hiệu suất, đồng thời có thể gây hại môi trường khi thải bỏ.
Đột phá với chất điện phân trung tính
Để khắc phục điều này, nhóm nghiên cứu đã thiết kế vật liệu điện cực âm dựa trên polymer hữu cơ, hoạt động hiệu quả trong môi trường điện phân có độ pH trung tính 7.0, chẳng hạn như dung dịch magie clorua hoặc canxi clorua. “Các chất điện phân này thân thiện với môi trường và thậm chí có thể là ‘nước muối’ dùng trong sản xuất đậu phụ,” nhóm nghiên cứu cho biết.
Nước muối hoặc chất đông tụ được sử dụng để làm đông sữa đậu nành trong quá trình sản xuất đậu phụ, thường chứa các muối như magie clorua và canxi clorua, theo một nghiên cứu của các nhà khoa học Đại học Thanh Hoa công bố trên tạp chí Foods năm 2024. Theo nhóm nghiên cứu pin, loại pin dựa trên magie và canxi này “rất thân thiện với môi trường, không độc hại và có thể thải bỏ an toàn bất cứ lúc nào” mà không cần xử lý đặc biệt theo tiêu chuẩn quốc tế.
“Vì magie và canxi vốn dồi dào trong tự nhiên, sự hiện diện của chúng gần như không gây rủi ro môi trường,” họ bổ sung. “Phát hiện của chúng tôi đánh dấu bước tiến đáng kể trong phát triển vật liệu điện cực âm tương thích với chất điện phân trung tính, mang lại giải pháp lưu trữ năng lượng an toàn hơn, hiệu suất cao, bền lâu và bền vững với môi trường.”
Theo: SCMP Vũ Anh
