Trong cuộc đua để tìm kiếm giải pháp lưu trữ năng lượng an toàn, chi phí hiệu quả, và bền vững, một đội ngũ nghiên cứu tại Viện Khoa học và Công nghệ Hàn Quốc (KIST) đã đánh bại thách thức bằng cách phát triển một loại pin sạc sử dụng nước làm dung môi. Đây là một bước tiến quan trọng trong việc thay thế pin Lithium-ion truyền thống (LIBs), với tiềm năng cách mạng hóa ngành công nghiệp lưu trữ năng lượng.

Một trong những vấn đề lớn khi sử dụng nước trong pin sạc là nguy cơ tách nước thành hydrogen và oxygen, đặc biệt khi pin hoạt động ở điện áp cao. Khí hydrogen có thể gây áp suất bên trong pin và tạo nguy cơ an toàn. Nhưng nhóm nghiên cứu tại KIST đã tìm ra giải pháp cho vấn đề này bằng cách phát triển một lớp bảo vệ bề mặt, giảm diện tích tiếp xúc giữa cực dương kim loại và chất điện phân.

Tuy nhiên, sự ăn mòn của cực dương kim loại và sự phân hủy chất điện phân trong nước vẫn là vấn đề không thể tránh khỏi, và áp suất dồn lại có thể gây nguy cơ phát nổ trong quá trình sử dụng lâu dài. Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu đã tạo ra một chất xúc tác đặc biệt, kết hợp mangan dioxide và palladium, giúp tự động chuyển đổi khí hydrogen tạo ra bên trong pin thành nước. Điều này đảm bảo cả hiệu suất và an toàn của pin sạc. Mangan dioxide không tương tác với khí hydrogen trong điều kiện bình thường, nhưng khi thêm palladium, khí hydrogen dễ dàng hấp thụ và được chuyển đổi thành nước. Kết quả là áp suất bên trong pin được duy trì ở mức an toàn và không có sự suy giảm của chất điện phân.

Thành công của nghiên cứu này đã loại bỏ một trong những thách thức quan trọng nhất về an toàn trong việc sử dụng nước làm dung môi trong pin sạc, mở ra cánh cửa cho việc thương mại hóa loại pin này trong lĩnh vực lưu trữ năng lượng. Điều này không chỉ mang lại lợi ích cho an toàn môi trường mà còn làm giảm tác động đối với nguồn tài nguyên quý báu của hành tinh.

Pin sạc dung dịch nước không chỉ là một giải pháp an toàn, mà còn có chi phí sản xuất thấp hơn đáng kể so với pin Lithium-ion truyền thống. Điều này tạo ra tiềm năng cho sự phát triển nhanh chóng của thị trường lưu trữ năng lượng toàn cầu.

Kết quả của nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Energy Storage Materials, đánh dấu một bước quan trọng trong việc tạo ra một tương lai an toàn, tiết kiệm và bền vững cho lưu trữ năng lượng.

Nguồn: CESTI