VINACHEM

Trước những yêu cầu giảm mạnh chi phí lưu trữ năng lượng tái sinh, một nhóm nghiên cứu tại Viện Công nghệ Massachusetts (Mỹ) đã phát triển ắc quy với các nguyên liệu sẵn có là lưu huỳnh, không khí, nước và muối, có giá thành rẻ hơn gần 100 lần so với các loại ắc quy thông thường trên thị trường và có thể lưu trữ năng lượng nhiều gấp đôi so với ắc quy chì axit.

Một trong những nhược điểm lớn của các nguồn năng lượng tái sinh như điện Mặt Trời và phong điện là tính dao động trong công suất của chúng. Vì vậy, khả năng lưu trữ năng lượng là yếu tố quan trọng then chốt để đảm bảo nguồn cung năng lượng không bị ngắt quãng trong những lúc mây che khuất Mặt Trời hoặc khi trời lặng gió. Hiện nay, công nghệ liên kết giữa lưu trữ năng lượng với phát điện vẫn còn đang trong giai đoạn sơ khai. Trong tổng số năng lượng Mặt Trời và năng lượng gió được tạo ra, chỉ một phần rất nhỏ được lưu trữ thực sự. Giá thành lưu trữ năng lượng là một trong những thách thức lớn nhất hiện nay.

Trong khi tập trung vào vấn đề giảm chi phí lưu trữ năng lượng tái sinh, các nhà khoa học tại Viện Công nghệ Massachusetts đã khảo sát cách tạo ra thiết bị lưu trữ năng lượng với chi phí lưu trữ thấp nhất tính theo chi phí anôt, catôt và chất điện ly của ắc quy. Chi phí hóa chất hiện nay thường nằm trong khoảng 10-100 USD/kWh do các vật liệu sử dụng trong ắc quy thường phải được khai thác và vận chuyển đến từ những nơi rất xa trên thế giới.

Trong các khảo sát của mình, các nhà khoa học Massachusetts đặc biệt quan tâm đến tiềm năng của lưu huỳnh - một chất á kim với trữ lượng phong phú và là sản phẩm của quá trình sử dụng khí thiên nhiên. Họ đã nghiên cứu cách sử dụng lưu huỳnh làm catôt và nước làm chất điện ly trong ắc quy. Để làm việc đó, họ cần tìm kiếm một vật liệu làm anôt với giá thành thấp.

Trong một phát hiện tình cờ khi làm các thí nghiệm, các nhà khoa học Massachusetts đã nảy ra ý tưởng sử dụng oxy, tức là không khí, để làm anôt ở ắc quy có lưu huỳnh là catôt. Ngoài ra, họ còn cần một thành phần khác để vận chuyển điện tích giữa catôt lưu huỳnh và anôt không khí. Cuối cùng, họ đã phát hiện thành phần đó là natri. Theo tính toán, tổng chi phí hóa chất cho ắc quy này chỉ khoảng 1 USD/kWh.

Sau khi đã quyết định lựa chọn các thành phần, các nhà nghiên cứu còn phải quyết định xem các phần còn lại của ắc quy sẽ như thế nào. Do tất cả các thành phần hóa chất của ắc quy đều tan trong nước, họ quyết định thiết kế một chiếc ắc quy dòng chảy với máy bơm và ống dẫn, trong đó điện tích sẽ khiến cho các thành phần của ắc quy chảy qua nhau, tạo ra phản ứng hóa học giúp ắc quy thu giữ điện tử.

Một trong những nhược điểm của phương pháp trên là lượng điện tích có thể lưu trữ phụ thuộc vào lượng chất lỏng trong catôt và anôt. Điều đó có nghĩa là ắc quy dòng chảy sẽ chiếm nhiều không gian hơn so với ắc quy thông thường, nhưng những ích lợi về giá vật liệu rẻ sẽ bù đắp lại cho nhược điểm đó.

HV

Theo ScienceDaily, 11/2017