Phát hiện một loại đường giúp tăng công suất pin

Nghiên cứu mới phát hiện, việc hòa tan một loại đường đơn giản vào chất điện phân trong pin dòng chảy giúp tăng công suất cực đại lên 60%.

Các nhà nghiên cứu của Phòng thí nghiệm quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương (PNNL) đã phát hiện, việc hòa tan một loại đường đơn giản vào chất điện phân trong pin dòng chảy giúp tăng công suất cực đại lên 60%. Hơn nữa, sau khi được sử dụng liên tục trong một năm, pin gần như không còn dung lượng. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Joule.

Các nhà khoa học thử hòa tan một loại đường gọi là β-cyclodextrin vào chất anolyte của tế bào.

Pin lưu lượng thường phù hợp nhất với các công việc lưu trữ năng lượng lớn, thời gian dài. Vì vậy, đã có rất nhiều mối quan tâm đến loại pin này trong những năm gần đây. Thông thường, pin lưu lượng bao gồm hai chất lỏng, anolyte và catholyte, được lưu trữ riêng biệt.

Sau đó, chúng được bơm qua hai bên của màng chọn lọc ion. Từ đó, tạo ra dòng điện khi cần năng lượng. Điều này mang lại những lợi thế nhất định.

Chẳng hạn, người dùng có thể “tiếp nhiên liệu” cho hệ thống của mình bằng cách hoán đổi chất điện phân đã cạn kiệt để lấy chất điện phân đã tích điện. Hoặc, có thể sạc lại hệ thống bằng cách sử dụng nguồn điện lưới để đảo ngược chu kỳ phóng điện.

Các nhà nghiên cứu của Phòng thí nghiệm Quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương là những người đầu tiên thử hòa tan một loại đường gọi là β-cyclodextrin vào chất anolyte của tế bào. Nhóm hy vọng, đường sẽ giúp giải quyết một vấn đề hoàn toàn khác.

Ruozhu Feng - tác giả của nghiên cứu mới cho biết: “Chúng tôi đang tìm kiếm một cách đơn giản để hòa tan nhiều fluorenol hơn trong chất điện phân gốc nước. B-cyclodextrin đã giúp làm điều đó, một cách khiêm tốn, nhưng lợi ích thực sự của nó là khả năng xúc tác đáng ngạc nhiên này”.

Phối hợp với các nhà nghiên cứu của Trường Đại học Yale, nhóm đã tìm ra cơ chế đằng sau sự tăng cường này. Đường tiếp nhận các proton mang điện tích dương, cân bằng chuyển động của các electron mang điện tích âm di chuyển tới và đi ngang qua màng tế bào. Sau một số điều chỉnh, tốc độ phản ứng có thể tăng và do đó, mức năng lượng hiệu quả của pin lên tới 60%.

Những loại đường này được hòa tan hoàn toàn trong chất điện phân, chẳng hạn như trái ngược với công nghệ pin dòng Influit được tách ra từ nghiên cứu của Illinois Tech. Influit sử dụng các hạt nano nhỏ, rắn của vật liệu pin oxit kim loại hoạt tính, lơ lửng trong chất lỏng nhớt.

Wei Wang - nhà nghiên cứu pin PNNL và là điều tra viên chính của nghiên cứu cho biết: “Đây là một cách tiếp cận hoàn toàn mới để phát triển chất điện phân cho pin dòng chảy. Chúng tôi đã chỉ ra rằng, có thể sử dụng một loại chất xúc tác hoàn toàn khác được thiết kế để đẩy nhanh quá trình chuyển đổi năng lượng. Hơn nữa, vì được hòa tan trong chất điện phân lỏng nên nó loại bỏ khả năng chất rắn đánh bật và làm bẩn hệ thống”.