Gửi bình luận
Các nhà nghiên cứu đã xác định được giải pháp pin nhiên liệu có thể giúp điện khí hóa hệ thống giao thông và khắc phục những hạn chế của pin truyền thống
Một nhóm các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) vừa công bố nguyên mẫu pin nhiên liệu sử dụng natri lỏng – giải pháp được đánh giá có tiềm năng vượt qua những giới hạn của pin truyền thống, đặc biệt trong các lĩnh vực đòi hỏi mật độ năng lượng cao như hàng không, vận tải biển và đường sắt.
Khác với pin sạc thông thường, pin nhiên liệu cho phép nạp năng lượng nhanh chóng thông qua việc thay thế nhiên liệu – trong trường hợp này là natri lỏng, một kim loại rẻ và dễ khai thác. Các thử nghiệm nguyên mẫu đã cho thấy hệ thống này có thể đạt mật độ năng lượng gấp ba lần so với pin lithium-ion – hiện đang được sử dụng trong phần lớn các phương tiện điện.
Đáng chú ý, mật độ năng lượng đạt được có thể mở ra khả năng ứng dụng thực tiễn trong hàng không – một lĩnh vực vốn cực kỳ nhạy cảm với trọng lượng.
Theo Giáo sư Yet-Ming Chiang (MIT), một trong những ngưỡng năng lượng quan trọng để ngành hàng không điện có thể phát triển là khoảng 1.000 watt-giờ/kg. Con số này hiện vượt quá khả năng của các công nghệ pin truyền thống, vốn chỉ đạt khoảng 300 watt-giờ/kg.
Dù chưa đủ để phục vụ các chuyến bay xuyên lục địa, mức 1.000 watt-giờ/kg được kỳ vọng sẽ đáp ứng phần lớn các chuyến bay nội địa – chiếm tới 80% hoạt động vận tải hàng không và khoảng 30% lượng khí thải toàn ngành.
Trong ba thập kỷ qua, các công nghệ như pin lithium-không khí và natri-không khí đã được nghiên cứu rộng rãi nhờ mật độ năng lượng cao. Tuy nhiên, thách thức lớn nhất vẫn là khả năng sạc lại hiệu quả.
Pin nhiên liệu natri khắc phục điểm yếu này bằng cách thay thế nhiên liệu sau khi phản ứng thay vì tái sạc. Thiết kế được ví như khay đựng trong căng tin – các gói nhiên liệu chứa chồng pin sẽ được nạp vào hệ thống và dễ dàng thay thế.
Một điểm đột phá đáng chú ý là phản ứng phụ trong hệ thống pin nhiên liệu natri tạo ra natri oxit, chất này không chỉ không phát thải CO₂, mà còn có khả năng hấp thụ CO₂ trong khí quyển. Khi kết hợp với độ ẩm, natri oxit chuyển thành natri hydroxit, sau đó phản ứng với CO₂ để tạo thành natri cacbonat và cuối cùng là natri bicarbonate – còn gọi là baking soda.
Nếu được xử lý phù hợp và thải ra đại dương, hợp chất này còn có thể góp phần giảm độ axit hóa của đại dương, một trong những hậu quả nghiêm trọng của biến đổi khí hậu.
Mặc dù hiện tại công nghệ chỉ mới được phát triển dưới dạng nguyên mẫu đơn bào, nhóm nghiên cứu tin rằng việc mở rộng quy mô để ứng dụng thương mại là hoàn toàn khả thi. Một công ty spin-off mang tên Propel Aero đã được thành lập và đang hoạt động tại vườn ươm khởi nghiệp The Engine của MIT, nhằm hiện thực hóa tiềm năng ứng dụng công nghệ pin nhiên liệu này.
