Thêm Muối Giúp Pin Dùng Nước Bền Hơn Gấp 10 Lần – Đây Là Cách Hoạt Động
Theo Đại học Khoa học & Công nghệ Vua Abdullah (KAUST), 05/08/2025
Nghiên cứu mới cho thấy việc thêm muối sulfate và các ion muối khác có thể giảm lượng nước tự do, cải thiện tuổi thọ và hiệu suất của pin dùng dung dịch nước (aqueous batteries).
Nước vốn là yếu tố “âm thầm phá hoại” hiệu suất pin, nhưng khi các nhà khoa học bổ sung muối, cấu trúc phân tử nước trở nên ổn định hơn, ngăn phản ứng hóa học có hại và giúp pin bền hơn gấp 10 lần. Giải pháp này đơn giản, dễ triển khai và có thể thay đổi cách lưu trữ năng lượng xanh trong tương lai.
Đột phá trong tuổi thọ pin dùng nước
Nhóm nghiên cứu tại KAUST (Ả Rập Xê Út) đã xác định vấn đề ở cấp độ phân tử khiến pin sạc dùng nước khó trở thành lựa chọn an toàn và chi phí thấp cho lưu trữ năng lượng bền vững.
Công bố trên tạp chí Science Advances, nghiên cứu cho thấy nước trong pin có thể làm giảm hiệu suất và rút ngắn tuổi thọ. Tuy nhiên, khi thêm các loại muối giá rẻ như kẽm sulfate, vấn đề này được giảm đáng kể, giúp kéo dài tuổi thọ pin hơn 10 lần.
Vai trò của cực âm và phản ứng phụ
Tuổi thọ pin phụ thuộc nhiều vào cực âm (anode) – nơi diễn ra các phản ứng hóa học để tạo và lưu trữ năng lượng. Một số phản ứng phụ không mong muốn (parasitic reactions) có thể làm hỏng cực âm, khiến pin nhanh hỏng.
Vấn đề “nước tự do” được làm rõ
Nghiên cứu chỉ ra rằng nước tự do (free water) là yếu tố chính gây phản ứng phụ.
-
Nước tự do: các phân tử nước không liên kết chặt chẽ với phân tử khác, dễ tham gia phản ứng gây hao tổn năng lượng và phá hủy cực âm.
-
Giải pháp: Muối sulfate làm ổn định liên kết phân tử nước, như một loại “keo nước”, giảm số lượng phản ứng phụ.
Trong các thí nghiệm dùng kẽm sulfate, kết quả khả quan cũng xuất hiện với các loại cực âm kim loại khác, cho thấy muối sulfate có thể là giải pháp chung kéo dài tuổi thọ của hầu hết các loại pin dùng nước.
Giải pháp đơn giản, dễ mở rộng và tiết kiệm
“Muối sulfate rẻ, dễ kiếm và ổn định về hóa học, khiến giải pháp này khả thi cả về khoa học lẫn kinh tế,”
– Nhà nghiên cứu Yunpei Zhu, KAUST, người trực tiếp thực hiện phần lớn thí nghiệm.
Pin dùng nước đang thu hút sự chú ý toàn cầu như giải pháp lưu trữ năng lượng quy mô lớn bền vững, dự kiến đạt quy mô thị trường 10 tỷ USD vào năm 2030.
Khác với pin lithium thường dùng trong xe điện, pin dùng nước an toàn hơn và thân thiện hơn với môi trường, phù hợp để tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo như điện mặt trời vào lưới điện.
Tham khảo: “Correlation of metal anode reversibility with solvation chemistry and interfacial electron transfer in aqueous electrolytes” – Yunpei Zhu và cộng sự, 25/07/2025, Science Advances.
DOI: 10.1126/sciadv.adx8413
