Các nhà nghiên cứu từ Đại học Công nghệ Vienna (TU Wien) tại Áo gần đây đã thành công phát triển loại pin oxy-ion mới, sở hữu đặc tính bền vững và tốt hơn nhiều so với loại pin lithium-ion phổ biến.
Loại pin này có thể trở thành giải pháp tuyệt vời cho các hệ thống lưu trữ năng lượng lớn.
Vật liệu đơn giản, chống cháy nổ
Pin oxy-ion có thể được sản xuất bằng vật liệu chống cháy mà không cần các nguyên tố hiếm.
Nhà nghiên cứu Alexander Schmid từ Trung tâm Công nghệ Hóa học và Phân tích tại TU Wien cho biết họ sở hữu nhiều kinh nghiệm với vật liệu gốm có thể sử dụng cho pin nhiên liệu. Điều này đã giúp họ nảy ra ý tưởng nghiên cứu những vật liệu này có giúp tạo ra pin hay không.
Nhóm TU Wien đã khám phá ra rằng các vật liệu gốm có thể thu và giải phóng các ion oxy tích điện âm gấp đôi. Khi một điện áp được đặt vào, các ion oxy di chuyển từ vật liệu gốm này sang vật liệu gốm khác đồng thời có thể bị cảm ứng quay ngược lại và tạo ra dòng điện.
Theo Giáo sư Jürgen Fleig, loại pin mới và pin lithium-ion về ý tưởng cơ bản cực kỳ giống nhau. Tuy nhiên, pin oxy-ion có một số lợi thế đáng kể.
Các sự cố hỏa hoạn liên quan đến pin lithium-ion hầu như sẽ bị loại bỏ do gốm sứ không bắt lửa.
Ngoài ra, quá trình sản xuất pin mới không đặt nặng yêu cầu với các vật liệu quý hiếm, đắt tiền hoặc gây bất lợi cho môi trường.
Theo Giáo sư Tobias Huber, sử dụng vật liệu gốm có rất nhiều lợi ích vì khả năng thích ứng cao. Một số thành phần khó lấy có thể được thay thế bằng các thành phần khác dễ tiếp cận hơn.
Lanthanum, nguyên tố không quá hiếm cũng không quá phổ biến, vẫn được sử dụng trong nguyên mẫu pin. Tuy nhiên, ngay cả nguyên tố này cũng sẽ được thay thế bằng một vật liệu ít tốn kém hơn.
Lợi thế về tuổi thọ
Theo Alexander Schmid, ưu thế lớn nhất của pin oxy-ion là tuổi thọ. Hầu hết các loại pin đến một thời điểm nào đó sẽ gặp vấn đề do các hạt mang điện sẽ không thể di chuyển được nữa. Sau vài chu kỳ sạc, khả năng tích điện của pin giảm dần và không thể tạo ra điện.
Ngược lại, pin oxy-ion có thể được tái sử dụng dễ dàng. Bất kỳ lượng oxy nào bị mất do các phản ứng phụ có thể dễ dàng được bù đắp bằng oxy từ không khí xung quanh, giữ cho mức ion oxy luôn ở mức cao bất kể tác nhân nào.
Ngoài ra, pin oxy-ion còn có mức giá rẻ, an toàn và thân thiện với môi trường hơn. Chúng được làm từ những vật liệu đơn giản nhờ khả năng hấp thụ oxy.
Tuy nhiên, loại pin này không dành cho điện thoại thông minh và ô tô điện. Lý do là vì pin oxy-ion chỉ đạt được mật độ năng lượng bằng một phần ba pin lithium-ion và chạy ở nhiệt độ từ 200 đến 400 độ C.
Tuy vậy, công nghệ này vẫn được đánh giá cao trong lĩnh vực lưu trữ năng lượng nhờ tuổi thọ cao, nguyên vật liệu đơn giản và giảm thiểu nguy cơ cháy nổ.
