Tiến bộ mới trong công nghệ ắc quy lỏng

Một mô hình vật lý của ắc quy kim loại lỏng ở nhiệt độ phòng, trong bình thủy tinh. Lớp dưới cùng là điện cực dương. Trong ắc quy thực tế đây là một hợp kim antimon và chì, ở đây là thủy ngân. Lớp giữa là chất điện phân - trong thực tế là một hỗn hợp muối nóng chảy; ở đây là dung dịch nước muối. Lớp trên cùng phần thu dòng điện của điện cực âm, một lưới kim loại hợp kim sắt-niken.

Trong một nỗ lực cải nâng cao hiệu quả của ắc quy lỏng, các nhà khoa học tại Viện MIT (Hoa Kỳ) đã cải tiến được một hệ thống ăc quy lỏng, có thể cho phép các nguồn năng lượng tái tạo có thể cạnh tranh được với các nhà máy điện thông thường.

Donald Sadoway và các cộng sự đã từng khởi động một nhà máy sản xuất pin lỏng quy mô điện lưới, có các lớp vật liệu nóng chảy của nó tự động tách ra do khác biệt mật độ. Nhưng thiết kế mới của họ đã dùng các vật liệu kim loại khác nhau thay cho lớp nóng chảy được sử dụng trong các loại ắc quy do họ phát triển trước đó.

Sadoway, Giáo sư Vật liệu Hóa học, cho biết thiết kế mới cho phép pin hoạt động ở nhiệt độ trên 200oC, thấp hơn so với thiết kế trước đó. Ngoài việc giảm nhiệt độ hoạt động, có thể đơn giản hóa thiết kế và kéo dài tuổi thọ ắc quy, thiết kế sẽ có chi phí chế tạo rẻ hơn.

Ắc quy này sử dụng hai lớp kim loại nóng chảy, được ngăn cách bởi một lớp muối nóng chảy có tác dụng như chất điện phân của ắc quy (lớp mà các hạt tích điện đi qua khi ắc quy sạc hoặc xả). Bởi vì ba chất liệu có mật độ khác nhau, chúng tự phân chia thành các lớp, giống như dầu nổi trên mặt nước.

Hệ thống trước kia sử dụng magiê cho một điện cực của ắc quy và antimon cho điện cực kia cần nhiệt độ hoạt động lên tới 700oC. Tuy nhiên, trong thiết kế mới, với một điện cực được làm từ lithium và điện cực còn lại là hỗn hợp chì và antimon, ắc quy có thể hoạt động ở nhiệt độ chỉ từ 450-500 oC.

Thử nghiệm cho thấy rằng thậm chí sau 10 năm sạc và xả hàng ngày, hệ thống vẫn giữ lại được khoảng 85% hiệu suất ban đầu của nó - đây là một yếu tố quan trọng làm cho công nghệ là một sự đầu tư hấp dẫn cho các cơ sở sản xuất điện.

Hiện nay, hệ thống duy nhất được sử dụng rộng rãi cho việc lưu trữ điện quy mô lớn là bơm thủy điện, trong đó nước được bơm ngược lên hồ chứa khi sản lượng điện dư thừa, và sau đó chảy xuống qua một turbine để phát điện khi cần thiết. Các hệ thống như vậy phù hợp với sản xuất điện liên tục từ các nguồn không thường xuyên, chẳng hạn như năng lượng gió và mặt trời, với nhu cầu thay đổi. Do thiệt hại không thể tránh khỏi từ ma sát trong máy bơm và tua bin, những hệ thống như vậy chỉ cho ra khoảng 70% năng lượng nạp vào chúng (được gọi là "hiệu quả quay vòng").

Sadoway nói hệ thống ắc quy lỏng mới của nhóm nghiên cứu hiện đã có thể cho hiệu quả 70%, và có thể cao hơn nếu được nghiên cứu thêm. Và không giống như hệ thống bơm thủy điện - chỉ khả thi tại các địa điểm có đủ nước và có sườn dốc - ắc quy lỏng có thể được xây dựng hầu như bất kỳ nơi nào và ở bất kỳ quy mô nào.

Hệ thống ắc quy của nhóm không chỉ có sự cải thiện đáng kể về vật liệu, mà nó mở ra cả một hướng nghiên cứu mới, Sadoway nói. Trong tương lai, nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục tìm kiếm các kết hợp các kim loại khác thậm chí có thể cho ra đời các hệ thống hoạt động ở nhiệt độ thấp hơn, chi phí thấp hơn, và hiệu suất cao hơn. "Bây giờ chúng tôi hiểu ra rằng chất lỏng kim loại có thể liên kết theo những cách mà chúng ta trước đây chưa biết," ông nói.

Theo Vista.gov.vn