Ắc quy có thể nạp điện lại bằng cacbon điôxít

Thiết bị này làm việc bằng cách tận dụng sự chênh lệch nồng độ giữa khí thái cacbon điôxít (CO₂₎ và chất khí bao quanh để tạo ra điện.

Flow cell này có thể sản xuất ra mật độ năng lượng trung bình là 0.82 W/m², mật độ này cao hơn gần 200 lần so với giá trị thu được khi sử dụng các phương pháp tương tự trước đây. Mặc dù thiết bị này chưa rõ là có mang lại hiệu quả kinh tế trong phạm vi lớn hay không, nhưng các kết quả bước đầu cho thấy nó rất hứa hẹn và có thể cải tiến được trong các nghiên cứu trong tương lai.

Nhóm nghiên cứu, bao gồm Taeyong Kim, Bruce E. Logan, và Christopher A. Gorski, đã công bố công trình nghiên cứu này trên tạp chí Environmental Science & Technology Letters .

Trên tạp chí Phys.org, Gorski cho biết, nghiên cứu này cung cấp một biện pháp thanh thế, đơn giản hơn trong việc thu năng lượng từ khí phát thải CO₂ so với các công nghệ cần có các vật liệu xúc tác đắt tiền và nhiệt độ rất cao để chuyển đổi khí CO₂ thành các nhiên liệu hữu ích hiện nay.

Để khai thác nguồn năng lượng tiềm năng dựa vào sự chênh lệnh nồng độ này, các nhà nghiên cứu đầu tiên đã hòa tan khí CO₂ và khí bao quanh trong các thùng chứa dung dịch nước riêng biệt theo quy trình xử lý có tên là sparging (quy trình rảy khí). Ở cuối chu trình này, dung dịch được rảy khí CO₂ tạo thành các ion cacbonat axit, điều này làm nó nó có độ pH thấp hơn 7.7 so với độ pH 9.4 của các dung dịch đã rảy không khí.

Sau quy trình rảy khí, các nhà nghiên cứu đã bơm từng dung dịch vào một trong hai kênh trong flow cell, tạo ra một chênh lệch pH trong các tế bào này. Flow cell này có các điện cực nằm phía đối diện của hai kênh, dọc theo một màng rỗ bán phần giữa hai kênh để lập tức ngăn chặn sự pha trộn trong khi vẫn cho phép các ion đi xuyên qua. Do sự chênh lệch pH giữa hai dung dịch này, nên có nhiều ion khác nhau đi qua mang này, tạo nên sự chênh lệch điện áp giữa hai hai điện cực và sinh ra các electron chạy dọc theo một dân dẫn các điện cực.

Sau khi các flow cell thoát ra, nó có thể nạp điện lại bằng cách đóng ngắt các kênh để cho dung dịch chảy qua. Bằng cách đóng ngắt dung dịch này để lưu lượng khắp mỗi điện cực, cơ chế tích điện này bị hủy bỏ để các electron di chuyển theo chiều ngược lại. Các thử nghiệm đã cho thấy các tế bào này duy trì được hiệu suất của nó hơn 50 chu kỳ.

Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy, sự chênh lệch pH cao hơn giữa hai kênh này và mật độ năng lượng trung bình cũng cao hơn. Mặc dù các chênh lệch pH của flow cell thu được một tỷ trọng năng lượng cao hơn so với các tế bào tương tự dùng để chuyển đổi khí thải CO₂ thành điện, nhưng nó vẫn ít hơn mật độ năng lượng của các hệ thống tế bào nhiêu liệu liên kết CO₂ với các nhiêu liệu khác như H₂.

Tuy nhiên, flow cell mới này có chứa những lợi thế nhất định so với các thiết bị khác, chẳng hạn như chỉ cần sử dụng các vật liệu rẻ tiền và có thể hoạt động ở nhiệt độ phòng. Những tính năng để ứng dụng thực tế tại các nhà máy điện hiện nay. Trong tương lai, các nhà nghiên cứu có kế hoạch cải thiện hiệu suất hơn nữa.

P.T.T-NASATI (Theo Phys)