Úc chế tạo pin Zinc-air thay thế pin lithium-ion

Lithium-ion là loại pin được sử dụng trên tất cả các thiết bị điện tử cầm tay, xe điện... nhưng loại pin này đã đạt giới hạn kỹ thuật của mình trong nhiều năm qua và chưa thể có sản phẩm thay thế.

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu tại Đại học Sydney đã nghiên cứu chế tạo một loại pin mới từ kẽm, có công suất gấp 5 lần pin lithium-ion để thay thế thách thức lớn nhất trong kỹ thuật nhiều năm qua.

Zinc-air là loại pin tạo ra năng lượng bằng kim loại kẽm và oxy trong không khí. Trong tự nhiên, kẽm là kim loại chiếm tỉ trọng lớn, việc chế tạo pin từ kim loại này sẽ rẻ hơn pin lithium-ion.

Pin Zinc-Air sẽ hoạt động theo nguyên tắc oxy hóa kẽm, pin có lỗ hở để không khí mang theo hơi nước và khí oxy vào phản ứng với cực dương làm từ kẽm được nhúng trong hợp chất electrolyte có gốc bazơ (base). Khi phản ứng oxy hóa xảy ra, pin Zinc-Air sẽ tạo ra nguồn điện dồi dào, giúp tăng công suất hoạt động của thiết bị.

Không chỉ rẻ, nhiều năng lượng hơn mà kẽm còn là một loại kim loại thân thiện môi trường cũng như ít nguy hiểm hơn pin lithium-ion. Nhự vậy việc chuyển đổi sang sử dụng pin kẽm là hoàn toàn kinh tế, an toàn với môi trường.

Hiện tại, pin kẽm đã được sử dụng làm nguồn năng lượng cho máy trợ thính, số ít máy quay phim và các thiết bị tín hiệu đường sắt. Tuy nhiên việc sử dụng rộng rãi loại pin này bị cản trở vì vấn đề sạc lại pin là điều rất khó. Lý do là vì thiếu chất xúc tác giá rẻ, độ tin cậy cao để tạo hiệu ứng oxy hóa nhằm sạc lại pin.

Nhưng nghiên cứu của các nhà khoa học Úc đã tạo ra một phương pháp 3 giai đoạn để khắc phục tình trạng này, giúp Zinc-air trở thành một loại pin có khả năng sạc lại nhiều lần giá rẻ.

Theo giáo sư Yuan Chen của Khoa Kỹ thuật và Công nghệ Thông tin Đại học Sydneys, thì phương pháp mới này sẽ tạo ra các chất điện phân có khả năng sạc pin Zinc-air.

"Hiện nay, pin Zinc-air có thể sạc lại dùng những chất xúc tác đắt tiền như bạch kim và oridium. Ngược lại, với phương pháp mới của chúng tôi tạo ra một chất xúc tác mới có hiệu năng cao và rẻ tiền", ông Chen chia sẻ.

Chất xúc tác mới này sẽ được sản xuất thông qua việc kiểm soát đồng thời thành phần, kích cỡ và độ tinh thể của các oxit kim loại phổ biến như sắt, coban và niken.

Tiến sĩ Li Wei cũng trong nhóm nghiên cứu cho biết thử nghiệm chất xúc tác mới cho kết quả rất tốt. Viên pin Zinc-air có khả năng sạc và xả cạn còn 10% 60 lần liên tục trong 120 giờ.

"Chúng tôi đang giải quyết những thách thức công nghệ cơ bản để tạo ra loại pin Zinc-air bền vững hơn cho xã hội của chúng ta", ông Chen cho biết.

Thiên Hà