Từ ánh sáng mặt trời đến năng lượng: Hàn Quốc ra mắt siêu tụ điện tự sạc mang tính cách mạng
Bởi DGIST (Viện Khoa học và Công nghệ Daegu Gyeongbuk)
Trong một bước đột phá khoa học quan trọng, các nhà nghiên cứu đã thiết kế một thiết bị lưu trữ năng lượng tự sạc có mật độ năng lượng và độ ổn định vượt trội bằng cách sử dụng thiết kế điện cực mới. Sáng kiến này mở đường cho việc thương mại hóa các giải pháp năng lượng bền vững. Nguồn: SciTechDaily.com
Các nhà nghiên cứu đã tạo ra một thiết bị lưu trữ năng lượng tự sạc mang tính đột phá, kết hợp siêu tụ điện và pin mặt trời lần đầu tiên tại Hàn Quốc.
Thiết bị này sử dụng vật liệu điện cực dựa trên kim loại chuyển tiếp sáng tạo, tăng đáng kể mật độ năng lượng và công suất đồng thời chứng minh độ ổn định sạc và xả đáng chú ý. Công nghệ tiên phong này có thể dẫn đến các giải pháp thực tế, hiệu suất cao cho việc lưu trữ năng lượng bền vững.
Đột phá lưu trữ năng lượng sáng tạo
Jeongmin Kim, một nhà nghiên cứu cao cấp tại DGIST, cùng với Damin Lee từ RLRC tại Đại học Quốc gia Kyungpook, đã phát triển một thiết bị lưu trữ năng lượng tự sạc mang tính đột phá được thiết kế để lưu trữ năng lượng mặt trời hiệu quả. Thiết bị cải tiến này cải thiện đáng kể hiệu suất của siêu tụ điện truyền thống bằng cách tích hợp vật liệu điện cực gốc kim loại chuyển tiếp. Nhóm nghiên cứu cũng giới thiệu một công nghệ lưu trữ năng lượng mới kết hợp siêu tụ điện với pin mặt trời.
Để đạt được điều này, các nhà nghiên cứu đã chế tạo điện cực bằng vật liệu composite cacbonat và hydroxit gốc niken. Bằng cách kết hợp các ion kim loại chuyển tiếp như mangan (Mn), coban (Co), đồng (Cu), sắt (Fe) và kẽm (Zn), họ đã tối đa hóa cả độ dẫn điện và độ ổn định. Những tiến bộ này đã dẫn đến những cải tiến đáng kể về mật độ năng lượng, mật độ công suất và độ ổn định tổng thể của các chu kỳ sạc và xả, mở rộng ranh giới của công nghệ lưu trữ năng lượng.
Thành tựu phá kỷ lục về mật độ năng lượng và công suất
Cụ thể, mật độ năng lượng đạt được trong nghiên cứu này là 35,5 Wh/kg, cao hơn đáng kể so với lưu trữ năng lượng trên một đơn vị trọng lượng trong các nghiên cứu trước đây (5-20 Wh/kg). Mật độ công suất là 2555,6 W/kg, vượt đáng kể so với các giá trị từ các nghiên cứu trước đây (- 1000 W/kg), chứng minh khả năng giải phóng công suất cao nhanh chóng, cho phép cung cấp năng lượng ngay lập tức ngay cả đối với các thiết bị công suất cao. Ngoài ra, hiệu suất cho thấy sự suy giảm tối thiểu trong các chu kỳ sạc và xả lặp đi lặp lại, xác nhận khả năng sử dụng lâu dài của thiết bị.
Hơn nữa, nhóm nghiên cứu đã phát triển một thiết bị lưu trữ năng lượng kết hợp các tế bào quang điện silicon với siêu tụ điện, tạo ra một hệ thống có khả năng lưu trữ năng lượng mặt trời và sử dụng năng lượng này theo thời gian thực. Hệ thống này đạt hiệu suất lưu trữ năng lượng là 63% và hiệu suất tổng thể là 5,17%, xác nhận hiệu quả tiềm năng thương mại hóa thiết bị lưu trữ năng lượng tự sạc.
Tương lai đầy hứa hẹn cho các giải pháp năng lượng bền vững
Jeongmin Kim, Nhà nghiên cứu cao cấp tại Ban Công nghệ nano của DGIST, tuyên bố, “Nghiên cứu này là một thành tựu quan trọng, vì nó đánh dấu sự phát triển của thiết bị lưu trữ năng lượng tự sạc đầu tiên của Hàn Quốc kết hợp các siêu tụ điện với tế bào quang điện. Bằng cách sử dụng vật liệu composite gốc kim loại chuyển tiếp, chúng tôi đã khắc phục được những hạn chế của các thiết bị lưu trữ năng lượng và đưa ra một giải pháp năng lượng bền vững.” Damin Lee, một nhà nghiên cứu tại RLRC của Đại học Quốc gia Kyungpook, tuyên bố, “Chúng tôi sẽ tiếp tục tiến hành nghiên cứu tiếp theo để cải thiện hiệu quả của thiết bị tự sạc và tăng cường tiềm năng thương mại hóa của nó.”
Ghi chú
RLRC của Đại học Quốc gia Kyungpook: Trung tâm nghiên cứu hàng đầu khu vực về Hệ thống năng lượng thông minh trung hòa carbon
Tài liệu tham khảo: “Thiết kế siêu tụ điện nhị phân cacbonat/hydroxit Ni hiệu suất cao cho hệ thống lưu trữ quang điện” của Damin Lee, Nilanka M. Keppetipola, Dong Hwan Kim, Jong Wook Roh, Ludmila Cojocaru, Thierry Toupance và Jeongmin Kim, ngày 11 tháng 11 năm 2024, Năng lượng.
DOI: 10.1016/j.energy.2024.133593
Nghiên cứu này được tiến hành với sự hỗ trợ từ Dự án cốt lõi của Viện DGIST, Dự án nghiên cứu viên đầu sự nghiệp và Trung tâm nghiên cứu hàng đầu khu vực về Hệ thống năng lượng thông minh trung hòa carbon của Đại học quốc gia Kyungpook. Các phát hiện nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí uy tín Energy (xếp hạng trong top 3,2% của JCR) vào tháng 12.
