Các kỹ sư đạt hiệu suất kỷ lục trong pin kẽm-khí
Đại học Monash | Biên tập: Sadie Harley, Đánh giá: Robert Egan
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Monash đã phát triển một chất xúc tác đột phá cho pin kẽm-khí, giúp tăng công suất, kéo dài tuổi thọ và giảm chi phí, mở rộng ứng dụng từ thiết bị nhỏ như máy trợ thính sang lưu trữ năng lượng quy mô lưới và phương tiện giao thông.
Chế tạo chất xúc tác ở cấp độ nguyên tử
Qua xử lý nhiệt đặc biệt, nhóm nghiên cứu biến vật liệu 3D thành các tấm carbon siêu mỏng và ghép các nguyên tử coban và sắt riêng lẻ. Thiết kế này tăng tốc phản ứng oxy, nâng cao hiệu suất pin.
Nghiên cứu được công bố trên Chemical Engineering Journal, cho thấy chất xúc tác này vượt trội so với các chất xúc tác thương mại tiêu chuẩn làm từ kim loại đắt tiền như platinum và ruthenium.
“Bằng cách thiết kế coban và sắt thành nguyên tử riêng lẻ trên khung carbon, chúng tôi đạt hiệu suất kỷ lục trong pin kẽm-khí, minh chứng tiềm năng của thiết kế chất xúc tác chính xác ở cấp nguyên tử,” theo Saeed Askari, tác giả chính.
Tăng cường chuyển điện tích và động học phản ứng
Các mô phỏng tiên tiến chỉ ra rằng cặp nguyên tử coban-sắt kết hợp với chất pha nitơ giúp chuyển điện tích hiệu quả và tối ưu động học phản ứng, giải quyết nút thắt lớn của pin kẽm-khí sạc lại.
“Vận hành liên tục pin kẽm-khí sạc lại hơn hai tháng là cột mốc quan trọng, cho thấy công nghệ đã sẵn sàng ứng dụng thực tế ngoài phòng thí nghiệm,” theo TS. Parama Banerjee, đồng tác giả.
Ý nghĩa rộng hơn cho năng lượng sạch
Nguyên tắc thiết kế của chất xúc tác này có thể áp dụng cho các công nghệ năng lượng sạch khác như:
-
Pin nhiên liệu
-
Điện phân nước
-
Chuyển đổi CO₂
“Những chất xúc tác này không chỉ giải quyết thách thức quan trọng cho pin kẽm-khí mà còn mở ra tiềm năng rộng lớn cho toàn bộ ngành năng lượng, hỗ trợ tương lai sạch hơn và bền vững hơn,” TS. Banerjee kết luận.
