Pin kim loại lỏng – công cụ cạnh tranh mới của năng lượng tái tạo

Khi mặt trời không chiếu sáng hay gió không thổi, các phiên bản tương lai của loại pin này có thể giải phóng năng lượng lưu trữ hiệu quả hơn vào lưới điện quốc gia. Rẻ hơn, lưu trữ năng lượng hiệu quả hơn sẽ là một sự thúc đẩy lớn cho các giải pháp năng lượng tái tạo. Pin kim loại lỏng sẽ giúp các tấm pin mặt trời, các tua bin gió cung cấp năng lượng ổn định hơn thay vì phụ thuộc vào thay đổi thời tiết – nhất là trong trường hợp nhu cầu sử dụng cao. Ngoài ra nó cũng giúp việc sản xuất năng lượng sạch rẻ hơn bằng cách lưu trữ được nhiều năng lượng dư thừa hơn, giảm tối đa lãng phí trong thời gian dài.

Hiện tại, để lưu trữ năng lượng sạch thì chúng ta đã có những viên pin rắn. Tuy nhiên loại này chủ yếu được dùng trong các hộ gia đình vì nếu áp dụng cho quy mô nhà máy thì giá thành sẽ cao và kém hiệu quả. Do đó, các nhà nghiên cứu của MIT cho rằng pin lỏng sẽ là một giải pháp tốt hơn với các ưu điểm là chế tạo ở kích thước lớn dễ dàng hơn, rẻ hơn và tuổi thọ lâu hơn.

Nhóm nghiên cứu trước đó đã tạo ra một nguyên mẫu của pin lỏng với ma giê và một thành phần khác gọi là antimon. Nguyên mẫu của pin có cấu tạo phân lớp tách biệt với mật độ khác nhau của từng lớp. Hai lớp kim loại nóng chảy (một cho điện cực dương và một cho điện cực âm) được chia cách bởi natri clorua nóng chảy (hoặc muối). Trong nguyên mẫu mới nhất, pin lỏng được tạo ra từ lithium, antimon và chì. Các điện cực dương là một lớp hợp kim nóng chảy của antimon và chì, các điện cực âm là lithium lỏng và chất điện phân giữa chúng là hỗn hợp muối nóng chảy.

Ưu điểm của nguyên mẫu này so với người tiền nhiệm là giúp giảm giá thành, hoạt động ở nhiệt độ thấp hơn (450 độ thay vì 700 độ như ban đầu) mà không ảnh hưởng đến hiệu suất. Một bài kiểm tra độ bền đã được tiến hành với đầy đủ các bước nạp và xả trong 1.800 giờ. Kết quả thu được cho thấy pin sẽ mất 15% dung lượng sau 10 năm sử dụng hàng ngày.

Đã từ lâu, các nhà khoa học đã biết được tầm quan trọng của việc lưu trữ năng lượng mặt trời và gió do bản chất thất thường của chúng. Ví dụ buổi tối là thời điểm có nhu cầu sử dụng năng lượng cao nhưng lại không có ánh mặt trời hay ban ngày có thể sản xuất dư thừa năng lượng nhưng không lưu trữ hết gây lãng phí thường xuyên. Nhóm nghiên cứu của MIT vẫn đang tiếp tục xem xét các sự kết hợp vật liệu khác nhau để giảm nhiệt độ hoạt động, giảm chi phí và nâng cao hiệu suất.

Công bố về loại pin kim loại lỏng sẽ cho phép tạo ra các nguồn năng lượng tái tạo liên tục để cạnh tranh với các phương thức sản xuất điện truyền thống. 

Mạnh Tuấn