Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Pin CO2 đầu tiên sạc hoàn toàn (19/10/2019)

Pin lithium - CO2 là hệ thống lưu trữ năng lượng hấp dẫn bởi nó có mật độ năng lượng cao gấp 7 lần pin lithium-ion thông dụng. Tuy nhiên, cho đến nay, các nhà khoa học vẫn chưa thể chế tạo mẫu pin sạc hoàn toàn, dù nó có tiềm năng tích trữ nhiều năng lượng hơn.

Sơ đồ pin Swagelok DEMS và quy trình của nó.

Các nhà khoa học tại trường Đại học Illinois, Hoa Kỳ là nhóm nghiên cứu đầu tiên chứng minh khả năng thiết kế pin lithium - CO2 hoạt động theo cách sạc hoàn toàn. Cụ thể, nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm thành công mẫu pin lithium - CO2 hoạt động được 500 chu kỳ sạc/xả sạc liên tiếp. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Advanced Materials.

Amin Salehi-Khojin, phó giáo sư kỹ thuật cơ khí và công nghiệp, đồng tác giả nghiên cứu cho biết: "Pin lithium - CO2 được chú ý trong thời gian dài, nhưng trên thực tế, cho đến nay, chúng tôi chưa thể tạo ra loại pin thực sự hiệu quả".

Trước đây, khi pin lithium - CO2 xả sạc, nó sinh ra lithium cacbonat và cacbon. Lithium cacbonat tái chế trong giai đoạn sạc, nhưng cacbon chỉ tích tụ trên chất xúc tác, cuối cùng dẫn đến làm hỏng pin.

"Sự tích tụ cacbon không chỉ ngăn chặn những vị trí hoạt động của chất xúc tác và ngăn chặn sự phân tán CO2, mà còn kích hoạt sự phân hủy chất điện phân ở trạng thái tích điện", Alireza Ahmadiparidari, đồng tác giả nghiên cứu nói.

Salehi-Khojin và các cộng sự đã sử dụng vật liệu mới trong pin lithium - CO2 thử nghiệm để kích thích tái chế triệt để cả lithium cacbonat và cacbon. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng molybdenum disulfit làm chất xúc tác của cực âm cùng với chất điện phân hybrid để kết hợp cacbon trong chu kỳ sạc. Cụ thể, sự kết hợp giữa các vật liệu đó tạo ra hỗn hợp sản phẩm nhiều thành phần thay vì các sản phẩm riêng biệt, giúp tái chế hiệu quả hơn.

"Sự kết hợp độc đáo của các vật liệu giúp chúng tôi chế tạo lithium - CO2 không thải cacbon đầu tiên có hiệu suất cao hơn nhiều và tuổi thọ dài để sử dụng trong các hệ thống lưu trữ năng lượng hiện đại", Salehi-Khojin nói.

Các tính toán lý thuyết do nhóm nghiên cứu của TS. Larry Curtiss tại Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne thực hiện, đã được sử dụng để suy luận cơ chế cho hoạt động của loại pin này.

                                                            Nguồn: N.P.D (NASATI)/www.vista.gov.vn

Cập nhật: 18/10/2019