Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Tinh thể nano, giải pháp thay thế giá rẻ và dồi dào cho pin lithium (27/11/2015)

Các nhà nghiên cứu thuộc Phòng thí nghiệm khoa học và vật liệu liên bang Thụy Sỹ (EMPA) và Viện công nghệ liên bang Thụy Sỹ (ETH) ở Zurich đã sử dụng các vật liệu giá rẻ và dồi dào để chế tạo loại pin tích điện mới.

Mẫu pin này sử dụng các tinh thể nano gồm sulfide sắt, được biết đến như là pyrit dùng làm cực âm, natri là chất điện phân và magiê là cực dương. Tất cả các nguyên liệu này đều tương đối rẻ và dồi dào, trong đó các vật liệu như tinh thể nano sulfide sắt được sản xuất chỉ bằng cách nghiền lưu huỳnh với sắt kim loại khô. Hơn nữa, 1 kg magiê rẻ hơn khoảng 15 lần lithium có trọng lượng tương đương. Ngoài ra, sắt, magiê, natri và lưu huỳnh lần lượt xếp thứ 4, 6, 7 và 15 về khối lượng phong phú của chúng trên Trái đất.

Trong quá trình chế tạo pin còn có thể tiết kiệm hơn nữa vì lá nhôm hoàn toàn phù hợp để tích điện và dẫn điện, trong khi pin lithium ion (Li-ion) cần lá đồng tương đối đắt tiền để thực hiện vai trò tương tự.

Trong lúc sử dụng, khi pin phóng điện, các ion natri lơ lửng trong chất điện phân, di chuyển về phía cực âm nơi chúng kết lại với nhau. Khi pin được sạc điện, pyrit lại giải phóng các ion natri trở lại chất điện phân. Hoạt động của pin tích điện hybrid natri-magiê này đã được kiểm tra trong phòng thí nghiệm với kết quả đạt 40 chu kỳ sạc và xả sạc mà không làm thay đổi hiệu suất của pin.

Dù hiệu suất của pin mới hiện thấp hơn pin Li-ion có kích thước tương đương, nhưng các nhà nghiên cứu tin rằng ưu điểm về giá thành rẻ và khả năng mở rộng của thiết bị mới có thể được tận dụng để chế tạo pin tích điện cỡ lớn cho các nhà máy điện. Các nhà khoa học đưa ra một trong những đề xuất về loại pin có kích cỡ đủ lớn để tích trữ tạm thời điện năng của một nhà máy điện hạt nhân trong vòng 1 năm.

"Tiềm năng của pin vẫn chưa được khai thác hết" GS.TS. Maksym Kovalenko, đồng tác giả nghiên cứu nói. "Nếu điều chỉnh các chất điện phân, chúng tôi có khả năng tăng hơn nữa điện áp của pin hybrid natri-magiê và kéo dài tuổi thọ pin. Các nhà đầu tư đang tìm cách hỗ trợ thêm cho nghiên cứu và đưa công nghệ này ra thị trường".

Nguồn: vista.vn (Theo Gizmag, 15/11/2015)