Công nghệ mới này không độc hại, không gây ăn mòn pin và có thể kéo dài thời gian sử dụng cũng như giảm tối đa chi phí sản xuất.
Công nghệ này được nhóm nghiên cứu ở đại học Harvard phát triển thành công. Pin lỏng này lưu năng lượng trong các phân tử hữu cơ tan trong dung dịch có độ kiềm trung tính.
Dung dịch được chứa trong các bồn của pin. Dung tích bồn chứa càng lớn thì năng lượng lưu trữ càng cao. Đây là một giải pháp hứa hẹn cho các nguồn năng lượng tái tạo nhưng không liên tục như là năng lượng gió, Mặt trời. Nhưng các loại pin lỏng hiện nay có nhược điểm là nhanh chóng bị giảm dung lượng lưu trữ sau một số chu kỳ sạc nhất định và cần phải duy tu bảo dưỡng thường xuyên.
Flow battery là tương lai cho sự phát triển của các nguồn năng lượng tái tạo nhưng không liên tục
Bằng cách thay đổi cấu trúc của các phân tử được sử dụng trong cực dương và cực âm của pin, và tăng thêm khả năng hòa tan trong nước cho các phân tử đó, nhóm nghiên cứu đã tạo ra được thế hệ pin lỏng với chỉ 1% tổn thất tổng dung lượng lưu trữ sau 1000 chu kỳ sạc.
“Pin lithium ion thậm chí không thể duy trì được đến lần sạc thứ 1000” – Giáo sư Aziz, trưởng nhóm nghiên cứu tự hào cho biết.
“Bởi vì chúng ta có thể hòa tan điện trong nước trung tính cho nên rất an toàn để lưu trữ cho mục đích sử dụng trong gia đình, nếu xảy ra rò rỉ cũng không cần phải lo lắng về việc dung dịch sẽ ăn mòn các vật dụng trong gia đình. Và cũng vì tính trung hòa của dung dịch nên có thể sử dụng các loại vật liệu rẻ tiền hơn hiện nay để làm bồn chứa” – Giáo sư hóa học và khoa học vật liệu Roy Gordon cho biết thêm
Cắt giảm chi phí rất quan trọng trong bối cảnh hiện nay. Bộ năng lượng Mỹ đã đặt mục tiêu chế tạo một loại pin có thể lưu trữ nguồn năng lượng gió và Mặt trời để cạnh tranh với các nhà máy điện truyền thống, với mức giá thấp hơn 100 usd/Kwh.
Aziz cho biết – “nếu chúng ta có thể giảm xuống tiệm cận với mức giá trên thì có thể sẽ thay đổi cả thế giới, và sẽ rất tiện lợi để sử dụng pin lỏng ở bất cứ đâu. Nghiên cứu của chúng tôi đã tiến thêm một bước gần hơn đến mục tiêu đó”
Năng lượng gió và mặt trời là tương lai của thế giới nếu giải quyết được vấn đề về lưu trữ
Một vấn đề cốt lõi phải giải quyết đó là tìm ra lý do tại sao các thế hệ pin lỏng trước lại bị suy giảm phân tử nhanh chóng trong dung dịch trung tính. Và bằng phương pháp xác định cách các phân tử viologen ở cực âm phân hủy, nhóm nghiên cứu đã thay đổi cấu trúc phân tử để tăng tính linh hoạt của chúng.
Tiếp theo nhóm sử dụng phân tử ferrocene để chế tạo cực dương – “Ferrocene có khả năng lưu trữ rất tốt nhưng lại không tan trong nước, chúng thường được sử dụng trong các loại pin với dung môi hữu cơ và chi phí khá cao” – Tiến sĩ Eugene Beh thành viên nhóm nghiên cứu cho biết.
Nhưng bằng cách điều chỉnh cấu trúc phân tử tương tự như cách được thực hiện trên viologen thì nhóm đã chuyển đổi phân tử hoàn toàn không tan thành phân tử hòa tan tốt trong nước và ổn định hơn rất nhiều. “Đây là một bước đột phá quan trọng trong nghiên cứu chế tạo dòng pin lỏng mới” – giáo sư Aziz tuyên bố
Một trạm năng lượng mặt trời với hệ thống lưu trữ bằng pin lỏng – flow battery
Các màn lọc giữa 2 cực pin phải chịu được các chất hóa học hoạt động mạnh bên trong. Dung dịch pH trung tính sẽ giúp giảm chi phí vì có nhiều sự lựa chọn hơn để chế tạo. Theo tính toán việc này có thể cắt giảm 1/3 chi phí chế tạo của thiết bị.
