Các kỹ sư tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) và các đối tác đã phát triển thành công một loại pin nhiên liệu mới có thể tạo ra năng lượng gấp 3 lần so với pin lithium-ion thông thường.
Pin này hoạt động dựa trên phản ứng giữa kim loại natri và không khí, với trọng lượng đủ nhẹ để có thể ứng dụng trong máy bay, xe tải hoặc tàu thuyền chạy điện.
Thay vì sử dụng pin thông thường, công nghệ mới này là một dạng pin nhiên liệu - tương tự như pin nhưng có thể nạp nhiên liệu nhanh chóng thay vì phải sạc điện. Nhiên liệu được sử dụng là natri lỏng, một nguyên liệu rẻ tiền và dễ tìm. Mặt còn lại của pin là không khí thông thường, đóng vai trò cung cấp oxy. Ở giữa là một lớp gốm rắn đóng vai trò chất điện phân, cho phép ion natri di chuyển tự do, và một điện cực xốp tiếp xúc với không khí giúp natri phản ứng hóa học với oxy để tạo ra điện.
Ảnh minh hoạ: Reuters
Qua các thử nghiệm với thiết bị nguyên mẫu, các nhà nghiên cứu đã chứng minh pin này có thể mang năng lượng gấp hơn 3 lần trên một đơn vị trọng lượng so với pin lithium-ion đang được sử dụng trong hầu hết các phương tiện điện hiện nay. Đặc biệt trong ngành hàng không, nơi trọng lượng là yếu tố then chốt, sự cải thiện về mật độ năng lượng này có thể là bước đột phá giúp hiện thực hóa các chuyến bay chạy điện ở quy mô lớn.
Với ngưỡng cần thiết khoảng 1.000 watt-giờ/kg để có thể ứng dụng trong hàng không điện thực tế, pin lithium-ion hiện tại chỉ đạt tối đa 300 watt-giờ/kg. Công nghệ mới này có thể đạt gần 1.700 watt-giờ/kg ở cấp độ “xếp chồng” đơn lẻ, tương đương hơn 1.000 watt-giờ/kg ở cấp độ hệ thống hoàn chỉnh.
Một ưu điểm quan trọng khác là pin nhiên liệu này an toàn hơn nhiều loại pin khác. Mặc dù natri kim loại rất dễ phản ứng và cần được bảo vệ kỹ lưỡng, nhưng trong pin này, một bên chỉ là không khí loãng nên hạn chế được nguy cơ phản ứng mất kiểm soát khi màng ngăn bị rách.
Về mặt môi trường, thay vì thải ra CO2, khí thải của pin chứa natri oxit sẽ hấp thụ CO2 từ không khí. Hợp chất này nhanh chóng kết hợp với hơi ẩm trong không khí tạo thành natri hydroxit, sau đó tiếp tục phản ứng với CO2 tạo thành natri carbonat rồi natri bicarbonate (baking soda). Nếu sản phẩm cuối cùng này rơi vào đại dương, nó còn có thể giúp giảm tính axit của nước biển.
Nhóm nghiên cứu đã thành lập công ty Propel Aero để phát triển công nghệ này và hy vọng sẽ có bản demo thực tế trong vòng 1 năm tới. Với nguồn natri dồi dào từ muối biển, dễ khai thác và phân bố rộng rãi trên toàn cầu, công nghệ này hứa hẹn mang lại bước tiến quan trọng trong việc điện khí hóa ngành vận tải, đặc biệt là hàng không.
Tags