Tin Khoa học Công nghệ quốc tế

PIN DÒNG CHẢY MỚI CÓ THỂ GIÚP PHÁT TRIỂN LƯỚI ĐIỆN TỪ NĂNG LƯỢNG GIÓ VÀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

15/10/2020 | 0

Làm cách nào để bạn lưu trữ năng lượng tái tạo để năng lượng tái tạo luôn ở đó khi bạn cần, ngay cả khi mặt trời không chiếu sáng hoặc gió không thổi? Các loại pin khổng lồ được thiết kế cho lưới điện - được gọi là pin lưu lượng, lưu trữ điện trong các bể chứa điện phân lỏng - có thể là một giải pháp. Tuy nhiên, cho đến nay các công ty vẫn chưa tìm ra loại pin hiệu quả về chi phí có thể cung cấp năng lượng đáng tin cậy cho hàng nghìn ngôi nhà trong suốt vòng đời của 10 đến 20 năm.

Hiện nay, một công nghệ màng pin được phát triển bởi các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (Phòng thí nghiệm Berkeley) có thể đưa ra giải pháp lưu trữ năng lượng.

Như đã báo cáo trên tạp chí Joule, các nhà nghiên cứu đã phát triển một màng pin đa năng nhưng giá cả phải chăng - từ một lớp polyme được gọi là AquaPIM. Lớp polyme dựa trên các vật liệu sẵn có như kẽm, sắt và nước này làm cho pin điện lưới có tuổi thọ cao và chi phí thấp. Nhóm nghiên cứu cũng phát triển một mô hình đơn giản cho thấy các màng pin khác nhau ảnh hưởng như thế nào đến tuổi thọ của pin dự kiến. Việc này giúp thúc đẩy quá trình nghiên cứu và phát triển giai đoạn đầu cho các công nghệ pin dòng chảy, đặc biệt là trong việc tìm kiếm một loại màng phù hợp cho các hóa chất pin khác nhau.

Hầu hết các nhà máy hóa chất pin lưới đều có các điện cực có tính kiềm cao (hoặc cơ bản) - một bên là cực âm tích điện dương và bên kia là cực dương tích điện âm. Hiên nay, các màng hiện đại được thiết kế cho các chất hóa học có tính axit, chẳng hạn như màng flo được tìm thấy trong pin nhiên liệu. Màng polyme flo hóa có giá thành tương đối cao. Theo Helms, chúng có thể chiếm 15% đến 20% chi phí của pin, có thể chạy trong khoảng $ 300/kWh.

Miranda Baran, một nghiên cứu sinh trong nhóm nghiên cứu của Helms và là trưởng nhóm nghiên cứu, cho biết một cách để giảm chi phí của pin dòng chảy là loại bỏ hoàn toàn các màng polyme flo hóa và đưa ra một giải pháp thay thế hiệu suất cao nhưng rẻ hơn như AquaPIMs.

Thông qua những thí nghiệm ban đầu, các nhà nghiên cứu cho thấy các màng được biến đổi bằng một chất hóa học kỳ lạ gọi là “amidoxime” cho phép các ion di chuyển nhanh chóng giữa cực dương và cực âm. Các nhà nghiên cứu đã làm thí nghiệm sử dụng kẽm làm cực dương và hợp chất dựa trên sắt làm cực âm và phát hiện ra rằng màng AquaPIM dẫn đến các tế bào kiềm ổn định đáng kể.

Ngoài ra, họ nhận thấy rằng các nguyên mẫu AquaPIM vẫn giữ được tính toàn vẹn của các vật liệu lưu trữ điện tích trong cực âm cũng như trong cực dương và những đặc điểm của màng này là phổ biến trên các biến thể AquaPIM. Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng trong điều kiện kiềm, các amidoxim liên kết với polyme là ổn định - một kết quả đáng ngạc nhiên khi xem xét các vật liệu hữu cơ thường không ổn định ở pH cao.

Sự ổn định như vậy đã ngăn chặn các lỗ màng AquaPIM xẹp xuống, do đó cho phép chúng dẫn điện mà không bị giảm hiệu suất theo thời gian, trong khi các lỗ của màng fluoro-polymer thường bị xẹp xuống, làm tổn hại đến các đặc tính vận chuyển ion của nó.

Các nhà nghiên cứu tiếp theo có kế hoạch áp dụng màng AquaPIM trên phạm vi rộng hơn của các nhà máy hóa học pin dòng nước, từ kim loại đến chất hữu cơ và polyme. Họ cũng dự đoán rằng các màng này tương thích với các loại pin kẽm kiềm dung dịch nước khác, bao gồm cả pin sử dụng oxy, oxit mangan hoặc khung kim loại-hữu cơ làm cực âm.

Nguồn dịch: https://scitechdaily.com/new-flow-batteries-could-accelerate-an-electrical-grid-powered-by-the-sun-and-wind/

NKL