Một loại pin selen lưu huỳnh thể rắn mới do NASA phát triển có thể cách mạng hóa việc di chuyển bằng đường hàng không bằng cách cung cấp năng lượng cho máy bay bằng điện thay vì khí đốt.
Máy bay cần rất nhiều nhiên liệu để bay và ở trên không. Trong khi bay, chúng thải ra nhiều loại chất gây ô nhiễm có hại vào không khí. Cơ quan Bảo vệ Môi trường ước tính rằng du lịch hàng không thương mại chiếm 10% lượng khí thải giao thông vận tải của Hoa Kỳ và 3% tổng lượng khí thải nhà kính của quốc gia.
Máy bay điện có tồn tại nhưng chúng không được sử dụng rộng rãi. Chúng không thể bay nhanh và lâu như máy bay chạy bằng động cơ đốt truyền thống. Một thực tế đáng tiếc là pin điện không “đậm đặc năng lượng ” - chúng không lưu trữ nhiều năng lượng trên mỗi pound - như khí đốt. Một chiếc máy bay sẽ cần một cục pin có mật độ năng lượng khoảng 800 watt-giờ mỗi kg (khoảng 363 watt-giờ mỗi pound) để cất cánh khỏi mặt đất. Cho đến gần đây, loại pin mạnh nhất có mật độ năng lượng chỉ 250 watt-giờ mỗi kg (khoảng 113 watt-giờ mỗi pound).
Hầu hết các loại xe điện ngày nay đều sử dụng pin lithium-ion, cùng loại pin cung cấp năng lượng cho hầu hết điện thoại và máy tính xách tay. Pin lithium-ion có tỷ lệ công suất trên trọng lượng cao và có thể chịu được nhiệt độ cao, nhưng chúng vẫn không thể cung cấp năng lượng cần thiết cho những chiếc máy bay lớn hơn để cất cánh hoặc đi rất xa. Ngoài ra, pin lithium-ion được chế tạo bằng vật liệu dễ cháy, gây rủi ro cho máy bay nếu chúng gặp trục trặc.
Trong nhiều năm nay, dự án Pin Kiến trúc trạng thái rắn để tăng cường khả năng sạc lại và an toàn (SABERS) của NASA đã nghiên cứu phát triển một loại pin có sức mạnh và hiệu quả để cung cấp năng lượng cho máy bay. Pin thể rắn là loại pin có thể sạc lại, duy trì cấu trúc chắc chắn ngay cả khi bị hỏng, loại bỏ nguy cơ cháy nổ.
Nguyên mẫu pin selen lưu huỳnh mới của NASA không chỉ an toàn hơn pin lithium-ion mà còn mạnh hơn. Theo báo cáo của CleanTechnica, nguyên mẫu có mật độ năng lượng 500 watt-giờ mỗi kg (khoảng 227 watt-giờ mỗi pound) - gấp đôi mật độ năng lượng của pin lithium-ion thông thường.
Máy bay cần rất nhiều năng lượng. Ngay cả khi pin có thể lưu trữ năng lượng mà máy bay yêu cầu, nó phải có khả năng xả năng lượng đó đủ nhanh để cho phép cất cánh. Theo CleanTechnica, pin selen lưu huỳnh của NASA xả năng lượng nhanh hơn 10 lần so với các loại pin thể rắn khác. Sự giải phóng năng lượng này có thể khiến nhiệt độ tăng đột biến, nhưng các nhà nghiên cứu nhận thấy pin selen lưu huỳnh có thể chịu được nhiệt độ nóng gấp đôi so với pin lithium-ion có thể chịu được.
Nhóm nghiên cứu cũng làm cho pin của họ nhẹ hơn 40% so với trước khi nghiên cứu bắt đầu. Pin nhỏ hơn có thể có nghĩa là nhiều pin hơn và do đó có thể chứa nhiều nhiên liệu hơn trên một máy bay, cải thiện khả năng tiết kiệm nhiên liệu của máy bay điện.
Rocco Viggiano, nhà nghiên cứu chính của SABERS tại Trung tâm nghiên cứu Glenn của NASA ở Cleveland, cho biết trong một thông cáo báo chí năm ngoái: “Chúng tôi đang bắt đầu tiếp cận biên giới nghiên cứu pin mới có thể làm được nhiều điều hơn pin lithium-ion”. “Khả năng là khá đáng kinh ngạc.”
Sẽ còn rất lâu nữa chúng ta mới thấy những chiếc máy bay chạy bằng pin này. Sản xuất pin thể rắn rất tốn kém và bất kỳ bộ phận máy bay mới nào được sử dụng trên các chuyến bay thương mại đều phải trải qua quá trình kiểm tra nghiêm ngặt trước khi được phê duyệt. Tuy nhiên, tiến bộ này là một sự phát triển thú vị trong việc lưu trữ năng lượng có thể cách mạng hóa việc di chuyển bằng đường hàng không trong tương lai.
Tham gia bản tin miễn phí của chúng tôi để biết thông tin cập nhật hàng tuần về những cải tiến thú vị nhất nhằm cải thiện cuộc sống và cứu hành tinh của chúng ta .
