Ảnh minh họa. Nguồn: scienmag.com.
Giới khoa học trước đây đã từng thử nghiệm công nghệ trữ pin mới với CO2 cho loại pin lithium. Cụ thể, dòng pin này hấp thụ trực tiếp CO2, nén khí này thành chất lỏng rồi chuyển lượng nước lỏng này thành chất điện phân (dung dịch CO2).
Chất điện phân là một trong ba thành phần chính của ắc quy, giúp tạo ra điện năng. Đây là hệ thống lưu trữ năng lượng triển vọng bởi với cùng một kích cỡ, chúng có thể dự trữ nguồn năng lượng hiệu quả hơn 7 lần pin Li-ion thông thường. Tuy nhiên, họ vẫn chưa thể phát triển một mẫu có thể sạc lại để có thể tái sử dụng.
Trong một công trình nghiên cứu gần đây được Tổ chức Khoa học Quốc gia Mỹ cấp vốn và Sở năng lượng Mỹ bảo trợ, nhóm nghiên cứu tại Đại học Illinois đã chứng minh rằng pin Li-CO2 có thể được sạc đầy nhiều lần và họ đã thử nghiệm thành công. Theo đó, những cục pin Li-CO2 đã sạc và xả tối đa tới 500 lần.
Theo cơ chế, khi hoạt động, cục pin Li-CO2 tạo ra lithium carbonate và carbon. Trong quá trình sạc cho pin, lithium carbonate sẽ hình thành để tiếp tục cấp năng lượng cho lần hoạt động kế tiếp của cục pin. Tuy nhiên, điều đó đồng nghĩa với việc carbon cũng sẽ hình thành và tích tụ, chèn lên những tấm xúc tác và làm hỏng pin.
Sự tích tụ carbon không chỉ ngăn chặn hoạt động của chất xúc tác và sự khuếch tán CO2, mà còn kích hoạt quá trình phân hủy của chất điện phân ở trạng thái tích điện.
Để giải quyết vấn đề này, Phó giáo sư Salehi-Khojin, trưởng nhóm nghiên cứu, và các đồng nghiệp đã sử dụng Disulfua Molypden (MoS2) - là hợp chất được sử dụng như chất bôi trơn và chất xúc tác trên màng mỏng của bề mặt kim loại có khả năng chịu được nhiệt độ và áp suất cao - làm chất xúc tác cho cực âm của pin.
Như vậy, MoS2 đã giúp quá trình chuyển hóa lithium carbonate và carbon hiệu quả hơn, tránh sự tích tụ carbon trên tấm xúc tác. Qua đó, những cục pin Li-CO2 sẽ có giá trị sử dụng lâu hơn với tuổi thọ cao hơn.
Mặc dù các nhà khoa học sẽ cần nhiều thời gian nữa để hoàn thiện loại pin này, nhưng kết quả trên cũng đem lại hy vọng về công nghệ pin mới sẽ ít nhiều góp phần cải thiện tình trạng ô nhiễm CO2 trên toàn cầu trong tương lai.