Trung Quốc phát minh ra pin nước có tuổi thọ tới hơn 300 năm khiến giới công nghệ ngỡ ngàng

Trung Quốc vừa phát minh ra pin nước có tuổi thọ tới hơn 300 năm. Ảnh: Yuakimov

Pin lithium-ion hiện được sử dụng rộng rãi trong điện thoại, laptop, máy chơi game và nhiều thiết bị điện tử. Tuy nhiên, công nghệ này vẫn tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn. Khi pin bị quá nhiệt hoặc hư hỏng, hiện tượng “thoát nhiệt hay phản ứng nhiệt mất kiểm soát" (thermal runaway) có thể xảy ra, gây cháy, nổ và thậm chí phát tán khí độc.

Pin lithium-ion cũng gặp vấn đề về tuổi thọ và xử lý sau khi hết vòng đời. Trong khi đó, pin nước (aqueous battery) được xem là một hướng đi an toàn hơn nhờ sử dụng chất điện phân gốc nước, không dễ bắt lửa.

Tuy nhiên, loại pin này cũng tồn tại điểm yếu. Các chất điện phân có tính axit hoặc kiềm có thể gây ra những phản ứng điện hóa không mong muốn, làm tiêu hao nước và phá hủy vật liệu điện cực. Quá trình ăn mòn và các phản ứng phụ khiến tuổi thọ pin bị rút ngắn.

Công nghệ pin mới lấy cảm hứng từ quá trình làm đậu phụ

Các nhà nghiên cứu Trung Quốc cho biết họ đã tìm ra cách hạn chế vấn đề trên bằng cách kết hợp một loại polymer hữu cơ được thiết kế đặc biệt với chất điện phân trung tính.

Thay vì sử dụng dung dịch axit hoặc kiềm, nhóm nghiên cứu dùng hỗn hợp nước và muối magie hoặc canxi. Đáng chú ý, những loại muối khoáng này cũng có thể được sử dụng để làm đông sữa đậu nành trong quá trình sản xuất đậu phụ.

Thử nghiệm cho thấy công nghệ mới có độ bền đặc biệt cao. Các nhà khoa học đã sạc và xả mẫu pin thử nghiệm 120.000 lần mà không bị hỏng.

Nếu tính mỗi ngày một chu kỳ sạc-xả, con số này tương đương khoảng 329 năm. Đây là tuổi thọ lý thuyết dựa trên kết quả thử nghiệm, không có nghĩa một viên pin thương mại chắc chắn sẽ hoạt động liên tục trong hơn 3 thế kỷ.

Nhóm nghiên cứu thử nghiệm hai phiên bản sử dụng magie clorua và canxi clorua. Trong thử nghiệm với magie clorua, pin vẫn duy trì khoảng 72% dung lượng ban đầu.

Có thể thay đổi cách lưu trữ điện từ năng lượng tái tạo

Theo BGR, pin nước sử dụng magie và canxi có tiềm năng trở thành giải pháp lưu trữ năng lượng an toàn, chi phí thấp và bền hơn.

Công nghệ này đặc biệt đáng chú ý với hệ thống điện mặt trời và điện gió. Đây là những nguồn năng lượng phụ thuộc vào thời tiết, khiến hệ thống điện cần các loại pin có khả năng tích trữ điện trong thời gian dài để sử dụng khi trời không có nắng hoặc gió yếu.

Nếu độ bền của pin mới có thể được duy trì trong các hệ thống thương mại, các hộ gia đình sử dụng điện mặt trời có thể giảm đáng kể nhu cầu thay pin lưu trữ.

Tuổi thọ lên tới hàng trăm nghìn chu kỳ cũng có ý nghĩa với các thiết bị thường xuyên sạc và xả. Khác với pin lithium-ion vốn suy giảm theo thời gian, một loại pin có vòng đời cực dài có thể giúp giảm nhu cầu thay thế thiết bị và lượng rác thải pin.

Một lợi thế khác là khả năng tái chế. Pin nước vẫn chứa các vật liệu điện cực và chất điện phân có thể thu hồi sau khi hết vòng đời.

Dù còn phải vượt qua nhiều bước trước khi được thương mại hóa, kết quả 120.000 chu kỳ sạc-xả cho thấy pin nước đang nổi lên như một hướng công nghệ đáng chú ý trong cuộc đua tìm kiếm giải pháp lưu trữ năng lượng an toàn và bền vững hơn.