Thế giới đang nhanh chóng chuyển sang năng lượng tái tạo, nhưng vẫn còn nhiều thiếu sót. Năng lượng mặt trời giảm vào ban đêm, còn năng lượng gió thì giảm và tăng không đều. Cần phát triển các công nghệ mới có thể lưu trữ năng lượng từ lưới điện khi có thặng dư và triển khai khi không đủ.
Nhà cung cấp dịch vụ: ChemSusChem (2024). DOI: 10.1002/cssc.202400050
Pin lithium-ion có thể sạc lại đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống hàng ngày, cung cấp năng lượng cho các thiết bị từ điện thoại thông minh đến xe điện. Tuy nhiên, chúng phụ thuộc vào các nguồn tài nguyên hạn chế như lithium, niken và coban, làm dấy lên mối lo ngại về tính bền vững và chi phí.
Xiaowei Teng, Giáo sư James H. Manning về Kỹ thuật Hóa học tại WPI, đang dẫn đầu một nhóm nghiên cứu công nghệ pin mới để lưu trữ năng lượng lưới điện. Kết quả gần đây của nhóm, được công bố trên ChemSusChem, cho thấy sắt, khi được xử lý bằng chất phụ gia điện phân silicat, có thể tạo ra cực dương pin kiềm hiệu suất cao. Là kim loại phổ biến thứ hai trong lớp vỏ Trái đất sau nhôm, sắt bền vững hơn nhiều so với niken và coban. Chỉ riêng Hoa Kỳ tái chế khoảng hơn 40 triệu tấn sắt và thép từ phế liệu mỗi năm.
Teng lưu ý rằng sắt đã được sử dụng làm cực dương của pin kiềm trong pin kiềm sắt-niken - được Thomas Edison phát minh vào những năm 1900 - nhưng nó có hiệu suất năng lượng và khả năng lưu trữ thấp do hình thành khí hydro trong quá trình sạc và oxit sắt trơ trong quá trình xả.
"Bạn không muốn hình thành khí hydro khi sạc pin", Teng cho biết. "Nó làm giảm đáng kể hiệu quả năng lượng của hệ thống pin. Nếu không giải quyết được những thách thức kỹ thuật này, pin kiềm sắt sẽ kém hấp dẫn hơn đối với các hệ thống lưu trữ năng lượng hiện đại khi kết hợp với lưới điện".
Trong bài viết trang bìa ngày 7 tháng 10 trên tạp chí ChemSusChem, nhóm nghiên cứu đã báo cáo rằng việc thêm silicat vào chất điện phân cho phép họ sạc pin mà không tạo ra hydro.
Một hợp chất hóa học của silicon và oxy, silicat từ lâu đã được sử dụng như một tác nhân rẻ tiền và đơn giản trong thủy tinh, xi măng, chất cách nhiệt và chất tẩy rửa, Sathya Jagadeesan, một nghiên cứu sinh tiến sĩ tại WPI và là tác giả chính của bài báo cho biết. Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng silicat cũng tương tác mạnh với điện cực pin và ngăn chặn quá trình tạo ra khí hydro.
Teng cho biết quy trình mới này có thể cải thiện tính chất hóa học của phản ứng oxy hóa khử sắt kiềm trong pin sắt-không khí và sắt-niken cho các ứng dụng lưu trữ năng lượng, chẳng hạn như lưới điện siêu nhỏ hoặc các trang trại năng lượng mặt trời hoặc gió riêng lẻ.
Invite partners to watch the activities of Pacific Group Co., Ltd.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
