Pin bền vững với chất điện phân phân hủy sinh học làm từ vỏ cua
Vỏ cua và tôm là nguồn cung cấp kitin dồi dào. Ảnh: Liangbing Hu
Việc thúc đẩy nhu cầu về năng lượng tái tạo và xe điện đang thúc đẩy nhu cầu cao về pin lưu trữ năng lượng được tạo ra và động cơ điện. Nhưng những viên pin đằng sau những giải pháp bền vững này không phải lúc nào cũng tự bền vững. Trong một bài báo xuất bản ngày 1 tháng 9 trên tạp chí Matter, các nhà khoa học tạo ra một pin kẽm với chất điện phân có thể phân hủy sinh học từ một nguồn không ngờ - vỏ cua.
Tác giả chính Liangbing Hu, Giám đốc Trung tâm Đổi mới Vật liệu của Đại học Maryland, cho biết: “Số lượng lớn pin đang được sản xuất và tiêu thụ, làm tăng khả năng xảy ra các vấn đề môi trường. "Ví dụ, các chất phân tách bằng polypropylene và polycarbonate, được sử dụng rộng rãi trong pin Lithium-ion, phải mất hàng trăm hoặc hàng nghìn năm để phân hủy và gây thêm gánh nặng cho môi trường."
Pin sử dụng chất điện phân để đưa các ion qua lại giữa các cực tích điện dương và âm. Chất điện phân có thể là chất lỏng, bột nhão hoặc gel và nhiều loại pin sử dụng hóa chất dễ cháy hoặc ăn mòn cho chức năng này. Loại pin mới này, có thể lưu trữ năng lượng từ các nguồn năng lượng mặt trời và gió quy mô lớn, sử dụng chất điện phân dạng gel được làm từ vật liệu sinh học gọi là chitosan.
Hu nói: “Chitosan là một sản phẩm dẫn xuất của chitin. Chitin có rất nhiều nguồn, bao gồm thành tế bào của nấm, bộ xương ngoài của động vật giáp xác và mực ống. "Nguồn chitosan dồi dào nhất là bộ xương ngoài của động vật giáp xác, bao gồm cua, tôm và tôm hùm, chúng có thể dễ dàng thu được từ chất thải hải sản. Bạn có thể tìm thấy nó trên bàn ăn của mình."
Chất điện phân phân hủy sinh học có nghĩa là khoảng 2/3 pin có thể bị vi khuẩn phân hủy - chất điện phân chitosan này bị hỏng hoàn toàn trong vòng 5 tháng. Điều này để lại thành phần kim loại, trong trường hợp này là kẽm, chứ không phải là chì hoặc lithium, có thể được tái chế.
Hu nói: “Kẽm có nhiều trong vỏ trái đất hơn liti. "Nói chung, pin kẽm được phát triển tốt sẽ rẻ hơn và an toàn hơn." Loại pin kẽm và chitosan này có hiệu suất năng lượng 99,7% sau 1.000 chu kỳ pin, là lựa chọn khả thi để lưu trữ năng lượng do gió và mặt trời tạo ra để chuyển vào lưới điện.
Hu và nhóm của ông hy vọng sẽ tiếp tục nghiên cứu để sản xuất pin thân thiện hơn với môi trường, bao gồm cả quá trình sản xuất. Hu nói: “Trong tương lai, tôi hy vọng tất cả các thành phần trong pin đều có thể phân hủy sinh học. "Không chỉ bản thân vật liệu mà còn cả quá trình chế tạo vật liệu sinh học."
