Việc bán xe điện (EV's) đã tăng theo cấp số nhân trong vài năm qua cũng như nhu cầu về các nguồn năng lượng tái tạo để cung cấp năng lượng cho chúng, chẳng hạn như năng lượng mặt trời và gió. Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), đã có gần 1,8 triệu xe điện được đăng ký tại Hoa Kỳ vào năm 2020, gấp hơn ba lần so với năm 2016.
Xe điện đòi hỏi nguồn năng lượng luôn có sẵn ở bất cứ đâu và bất cứ lúc nào để sạc, nhưng năng lượng mặt trời và gió là những nguồn năng lượng không liên tục không có sẵn theo yêu cầu. Điện tạo ra từ những nguồn này cần được lưu trữ để sử dụng sau này và không bị lãng phí. Đó là chủ đề mà Tiến sĩ Yu Zhu, giáo sư tại Trường Khoa học Polyme và Kỹ thuật Polyme của Đại học Akron và nhóm nghiên cứu của ông thực hiện thông qua phát triển một cách ổn định hơn để lưu trữ năng lượng quan trọng này.
Cũng giống như trạm xăng ngày nay, các trạm phát điện cần có hệ thống lưu trữ để lưu điện cho các xe điện được sạc liên tục. Loại pin RFB với chi phí thấp, có thể mở rộng là một trong những công nghệ phù hợp nhất cho một hệ thống như vậy; tuy nhiên, các pin RFB hiện tại sử dụng các vật liệu (chất điện phân) có chi phí cao và nguy hại đến môi trường. Gần đây, các vật liệu hữu cơ hòa tan trong nước đã được đề xuất làm chất điện phân trong tương lai trong pin RFB (cụ thể là RFB hữu cơ dạng nước, hoặc AORFB). Các chất điện phân có nguồn gốc hữu cơ có thể được lấy từ các nguồn tái tạo và được sản xuất với chi phí rất thấp. Tuy nhiên, việc thiếu các vật liệu điện phân hữu cơ hòa tan trong nước ổn định, đặc biệt là chất điện phân dương (catholyte), là một trở ngại lớn của AORFBs.
Nhóm nghiên cứu của Zhu, phối hợp với các nhà khoa học trong Phòng thí nghiệm Quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương do Tiến sĩ Wei Wang đứng đầu, đã phát triển thành công catholyte (chất điện tích dương) ổn định nhất cho đến nay trong AORFBs và chứng minh các tế bào giữ được hơn 90% công suất trong hơn 6.000 chu kỳ, dự kiến hơn 16 năm dịch vụ không bị gián đoạn với tốc độ một chu kỳ mỗi ngày. Nghiên cứu của họ gần đây đã được công bố trên tạp chí Nature Energy và có sự đóng góp của các nghiên cứu sinh tiến sĩ của Zhu là Xiang Li và Yun-Yu Lai.
Zhu nói: “Việc phát triển các RFB hiệu suất cao sẽ làm phong phú thêm loại hệ thống lưu trữ năng lượng điện và bổ sung cho sự thiếu sót của các nguồn năng lượng tái tạo không liên tục, do đó cải thiện đáng kể khả năng sử dụng của các thiết bị chạy bằng điện, chẳng hạn như xe cộ. "Để cải thiện đáng kể hiệu suất của RFB hữu cơ trong nước, tính cấp thiết của việc phát triển catholyte mới là rất quan trọng."
Trong bài báo về Năng lượng tự nhiên, nhóm nghiên cứu không chỉ chứng minh một catholyte hiện đại trong AORFBs mà còn đưa ra một chiến lược hoàn toàn mới để thiết kế catholyte hòa tan trong nước nhằm tăng cường khả năng hòa tan (mật độ năng lượng) của chúng trong nước. Thay vì gắn một nhóm có chức năng ưa nước để cải thiện khả năng hòa tan của các phân tử, các nhà nghiên cứu thay đổi tính đối xứng của các phân tử, dẫn đến việc tăng cường đáng kể khả năng hòa tan. Với chiến lược thiết kế mới, nhóm dự định thiết kế các vật liệu mới mà họ có thể hoàn thiện hơn nữa các RFB.
Đơn xin cấp bằng sáng chế đdựa trên công nghệ được phát triển trong nghiên cứu này đã được nộp. Khả năng mở rộng của các vật liệu sẽ được nghiên cứu thêm tại Akron PolyEnergy Inc., một công ty sản xuất ra từ UA do Zhu đồng sáng lập, tập trung vào việc phát triển vật liệu trong các thiết bị lưu trữ năng lượng bao gồm pin lithium-ion và pin lỏng.

Tác giả bài viết:  Độ Trần

Nguồn tin:  Theo CTTĐT Bộ TNMT