ANH – Pin lithium-CO2 đang gặp phải một số vấn đề về hiệu suất – nhanh hỏng, không sạc lại được và phụ thuộc vào các vật liệu hiếm với chi phí cao như bạch kim. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu từ Đại học Surrey (University of Surrey) đã tìm ra cách khắc phục những vấn đề này bằng cách sử dụng chất xúc tác chi phí thấp gọi là caesium phosphomolybdate (CPM). Sử dụng mô hình máy tính và các nghiên cứu tại phòng thí nghiệm, các thử nghiệm cho thấy sự thay đổi đơn giản này cho phép pin lưu trữ nhiều năng lượng hơn, sạc với ít điện năng hơn và chạy được hơn 100 chu kỳ.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Advanced Science đánh dấu bước tiến đầy hứa hẹn hướng tới các ứng dụng thực tế. Nếu được thương mại hóa, những loại pin này sẽ giúp cắt giảm khí thải từ xe và các nguồn công nghiệp.

Tiến sĩ Siddharth Gadkari, Giảng viên Kỹ thuật Quy trình Hóa học đã nói rằng: “Nhu cầu về các giải pháp lưu trữ năng lượng hỗ trợ cho nỗ lực hướng tới năng lượng tái tạo của chúng ta đồng thời giải quyết vấn đề ngày càng gia tăng của biến đổi khí hậu. Công trình nghiên cứu của chúng tôi về pin lithium-CO2 có thể giúp thực hiện thành công mục tiêu đó. Một trong những vấn đề chính đối với những loại pin này là ‘quá thế’ (1) – năng lượng bổ sung cần thiết để phản ứng diễn ra. Cũng như việc đạp xe lên dốc trước khi xe có thể lướt đi. Những gì chúng tôi đã chứng minh là chất xúc tác CPM ‘làm phẳng độ dốc’ đó, nghĩa là pin mất ít năng lượng hơn trong mỗi lần sạc và xả”.
(1) Quá thế (overpotential): là sự chênh lệch điện thế giữa điện thế cân bằng của một phản ứng điện hóa và điện thế thực tế cần thiết để phản ứng xảy ra dưới tác động của dòng điện.

Để hiểu lý do tại sao chất xúc tác CPM hoạt động tốt như vậy, các nhóm nghiên cứu từ Khoa Hóa học và Kỹ thuật Hóa học tại đại học Surrey và Viện Công nghệ Advanced Technology Institute đã sử dụng hai phương pháp. Đầu tiên, họ tháo rời pin sau khi sạc và xả để nghiên cứu những thay đổi về mặt hóa học bên trong. Các thử nghiệm sau khi kết thúc đã phát hiện ra rằng lithium carbonate, hợp chất hình thành khi pin hấp thụ CO2, có thể được xây dựng và loại bỏ – một tính năng thiết yếu để sử dụng pin lâu dài.

Sau đó, họ chuyển sang mô hình máy tính sử dụng lý thuyết hàm mật độ (DFT – density functional theory), cho phép các nhà nghiên cứu khám phá cách các phản ứng diễn ra trên bề mặt vật liệu. Kết quả cho thấy cấu trúc xốp, ổn định của chất xúc tác CPM cung cấp bề mặt lý tưởng cho các phản ứng hóa học quan trọng.

Tiến sĩ Daniel Commandeur đã chia sẻ: “Điều thú vị về khám phá này là nó kết hợp hiệu suất mạnh mẽ với sự đơn giản. Chúng tôi đã chứng minh rằng có thể chế tạo pin lithium-CO2 hiệu quả bằng vật liệu chi phí thấp, có thể mở rộng quy mô – không cần kim loại hiếm. Những phát hiện của chúng tôi sẽ giúp việc chế tạo các chất xúc tốt hơn trong tương lai”.

Phát hiện này mở ra cánh cửa mới cho việc phát triển các vật liệu pin chi phí thấp, dễ chế tạo hơn. Với nghiên cứu sâu hơn về cách các chất xúc tác tương tác với điện cực và chất điện phân, pin lithium-CO2 có thể trở nên thiết thực, có thể mở rộng quy mô để lưu trữ năng lượng sạch, đồng thời giúp giảm carbon trong khí quyển.

Để xem các tin bài khác về “Pin”, hãy nhấn vào đây.

 

Nguồn: Electronics Online