Hình ảnh hiển vi điện tử quét cực
âm carbon của pin lithium-carbon dioxide mới của MIT. Theo thời gian, carbon
dioxide tích tụ ở dạng rắn trên bề mặt so với trạng thái bề mặt ban đầu (hình
nhỏ) (Ảnh: MIT)
Carbon dioxide trông có vẻ đa dụng với một danh sách các công dụng khả dĩ
nhưng vấn đề là chuyển đổi nó thành các dạng khác nhau thường đòi hỏi điện áp
cao và rất nhiều năng lượng. Điều đó có thể triệt tiêu lợi ích của việc loại
bỏ chất này ra khỏi khí quyển ngay từ đầu.
Do đó,
nhóm nghiên cứu của MIT đã xem xem CO2 có thể được thu giữ và sử dụng trong pin
hay không. Vì CO2 phản ứng kém mạnh nên những nỗ lực tạo ra pin lithium-carbon
dioxide trước đây cần sử dụng các chất xúc tác kim loại, tuy nhiên các nhà
nghiên cứu ở đây đã tìm ra cách để sử dụng điện cực carbon thay thế.
Đầu
tiên, khí carbon dioxide được tiền kích hoạt bằng cách kết hợp nó vào một
dung dịch amin. Dung dịch chứa nước này sau đó được kết hợp với một chất điện
phân lỏng khác và được sử dụng trong pin với một cực âm carbon và một cực dương
lithium.
“Lần
đầu tiên chúng tôi chứng minh được rằng kỹ thuật này kích hoạt carbon dioxide
để tạo điện hóa dễ dàng hơn. 2 dạng hóa học này - amin dạng nước và chất
điện phân pin khan - thường không được sử dụng chung với nhau nhưng chúng tôi
thấy rằng sự kết hợp này báo hiệu những hành vi mới và thú vị có thể làm tăng
điện áp xả và cho phép chuyển đổi carbon dioxide ổn định”, tác giả của nghiên
cứu Betar Gallant cho biết.
Pin
không chỉ cung cấp năng lượng ở mức tương đương với pin lithium-khí hiện tại
nhưng khi pin xả, nó chuyển đổi carbon dioxide trong chất điện phân thành dạng
carbonate khoáng rắn. Đó là một cách chuyển đổi CO2 từ chất khí thành chất rắn
hiệu quả hơn so với hầu hết các kỹ thuật khác và dạng rắn đó sau đó có thể được
sử dụng cho các mục đích khác, bao gồm tạo ra cực âm carbon cho pin trong tương
lai.
Tuy
nhiên, phiên bản hiện tại chỉ là một bằng chứng ý tưởng và các nhà nghiên cứu
cho rằng pin lithium-carbon dioxide thương mại vẫn còn nhiều năm nữa mới thành
hiện thực. Trong lúc chờ đợi, vẫn còn một số vấn đề khác cần phải được xử
lí, chẳng hạn như khả năng sạc lại - hiện tại, pin chỉ có thể chạy được trong
khoảng 10 chu kỳ.
Trong
tương lai, nhóm nghiên cứu cho biết hệ thống này cũng có thể được điều chỉnh
thành thành một phiên bản hoạt động liên tục. Điều đó có nghĩa là thay vì sử
dụng nguồn cung CO2 được nạp sẵn, một luồng khí ổn định có thể được bơm qua hệ
thống, chuyển đổi chất khí thành dạng rắn có thể sử dụng và tạo ra năng lượng
trong quá trình đó.
LH
(MIT)