Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Sử dụng cát để cải thiện hiệu suất pin (18/07/2014)

Các nhà nghiên cứu tại trường Đại học California, Hoa Kỳ đã chế tạo loại pin lithium ion từ cát, hoạt động hiệu quả hơn 3 lần so với pin cùng loại hiện có của ngành công nghiệp.

Nghiên cứu sinh Zachary Favors cho biết: Đây là biện pháp chi phí thấp, không độc hại, thân thiện với môi trường để sản xuất cực dương của pin lithium ion hiệu suất cao. Ý tưởng chế tạo pin lithium ion từ cát nảy sinh cách đây 6 tháng, khi ông Favors đến bãi biển ở San Clemente, California. Khi bốc một nắm cát lên, ông đã quan sát kỹ và nhận thấy cát được hình thành chủ yếu từ thạch anh hay SiO₂. Sau đó, cùng với các cộng sự tại trường Đại học California, ông Favors đã tiến hành nghiên cứu để chế tạo pin lithium ion hiệu suất cao, chủ yếu dành cho các thiết bị điện tử cá nhân và xe điện. Cụ thể, nghiên cứu tập trung vào cực dương của pin từ cát, trong khi đó thông thường cực dương của loại pin này được làm từ than chì. Các nhà nghiên cứu hiện đang chú trọng sử dụng silic ở cấp độ nano, mức thay thế được cho than chì. Hạn chế của silic nano nằm ở chỗ nó bị hỏng nhanh và khó sản xuất với khối lượng lớn. Để khắc phục những hạn chế này, các nhà khoa học đã lấy mẫu cát có tỷ lệ thạch anh cao tại một bãi biển ở Hoa Kỳ để nghiên cứu. Họ đã nghiền cát nhỏ đến kích thước nano mét, tiếp theo cho qua một loạt các bước tinh chế làm thay đổi màu sắc của cát từ nâu sang trắng sáng, tương tự màu sắc và kết cấu của đường.

Sau đó, các nhà nghiên cứu đã nghiền muối và magiê, cả 2 nguyên tố phổ biến này hòa tan trong nước biển thành thạch anh tinh khiết. Bột tạo thành được nung nóng. Vì muối đóng vai trò là chất hấp thụ nhiệt và magiê loại bỏ ôxy từ thạch anh, kết quả cho ra đời silic tinh khiết. Điều khiến cho nhóm nghiên cứu bất ngờ, đó là silic nano tinh khiết được hình thành trong bọt xốp silic 3-D. Độ xốp đó đã được chứng minh là chìa khóa để cải thiện hiệu suất của pin làm từ silic nano. Hiệu suất của pin được cải thiện, có thể làm tăng hơn 3 lần tuổi thọ pin silic của xe điện, mang lại lợi ích to lớn cho người tiêu dùng và có thể thay thế pin giá thành cao hiện nay. Như vậy, thời gian giữa các lần sạc pin cho các thiết bị điện tử như điện thoại di động và máy tính bảng có thể kéo dài thêm 3 lần. Nhóm nghiên cứu hiện đang tìm cách sản xuất khối lượng lớn cát biển silic nano và dự kiến chuyển từ pin đồng xu sang pin kích thước lớn hơn dùng cho điện thoại di động.

Nguồn: www.vista.vn (Theo http://ucrtoday.ucr.edu/23646)