Pin Hydride Ion: Cú hích từ Trung Quốc, hứa hẹn thay thế pin Lithium-ion với dung lượng cao gấp 6 lần

Phá bỏ rào cản kỹ thuật: Cuộc cách mạng từ chất điện phân

Nhóm nghiên cứu tại Viện Vật lý Hóa học Đại Liên (DICP) thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, dẫn đầu bởi Giáo sư Ping Chen, đã giải quyết được một thách thức lớn tồn tại suốt nhiều năm: tìm ra chất điện phân phù hợp cho pin Hydride Ion.

Trước đây, việc ứng dụng ion hydro (H⁻) làm chất mang điện bị hạn chế do thiếu các chất điện phân hiệu quả, vừa có độ dẫn ion nhanh, vừa ổn định nhiệt và tương thích với điện cực.

Bước đột phá đến từ một chất điện phân mới có cấu trúc xếp chồng nhiều lớp: một lõi Cerium Trihydride (CeH3) được bao bọc bởi một lớp vỏ mỏng Barium Hydride (BaH2). Thiết kế này kết hợp độ dẫn ion cao của CeH3 và độ ổn định tuyệt vời của BaH2, cho phép dẫn ion hydro nhanh chóng ngay ở nhiệt độ phòng.

https://via.placeholder.com/800×450
Nguyên mẫu pin Hydride Ion đầu tiên trên thế giới có thể sạc lại. (Ảnh: CCTV)

Thông số ấn tượng: Pin Hydride Ion “vượt mặt” Lithium-ion

Sử dụng chất điện phân mới, nhóm nghiên cứu đã chế tạo thành công nguyên mẫu pin Hydride Ion có thể sạc lại đầu tiên trên thế giới. Pin sử dụng Natri Nhôm Hydride (NaAlH4) làm cathode (cực dương) và Cerium Dihydride làm anode (cực âm).

Kết quả thử nghiệm cho thấy những con số đáng kinh ngạc:

• Điện áp hoạt động: Đạt 1.9V trong cấu hình xếp chồng, đủ để cấp nguồn cho một bóng đèn LED vàng.

• Dung lượng ban đầu: Cực dương đạt dung lượng xả điện lên đến 984 mAh/g.

• Độ ổn định: Duy trì dung lượng ở mức 402 mAh/g sau 20 chu kỳ sạc/xả.

• Ưu thế vượt trội: Theo báo cáo, dung lượng của loại pin này được xác nhận là cao hơn gấp 6 lần so với nhiều loại pin Lithium-ion thông thường.

Tương lai của năng lượng sạch: Pin Hydride Ion sẽ được ứng dụng ở đâu?

Với những ưu điểm vượt trội, pin Hydride Ion được kỳ vọng sẽ mở ra một kỷ nguyên mới cho việc lưu trữ và chuyển đổi năng lượng. Các ứng dụng tiềm năng bao gồm:

• Hệ thống lưu trữ năng lượng quy mô lớn: Lưu trữ điện từ các nguồn năng lượng tái tạo như điện mặt trời, điện gió.

• Lưu trữ hydro: Trở thành một giải pháp lưu trữ hydro an toàn và hiệu quả.

• Nguồn điện di động: Ứng dụng cho xe điện, thiết bị điện tử tiêu dùng với thời gian sử dụng lâu hơn.

• Các ứng dụng chuyên biệt: Trong quân sự, hàng không vũ trụ và các ngành công nghiệp đòi hỏi nguồn năng lượng mật độ cao.

Kết luận

Mặc dù vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu và phát triển ban đầu, sự ra đời của nguyên mẫu pin Hydride Ion đánh dấu một bước ngoặt quan trọng. Công nghệ này không chỉ hứa hẹn thay thế pin Lithium-ion trong tương lai mà còn mở ra cánh cửa cho một hệ thống lưu trữ năng lượng sạch, hiệu quả và bền vững hơn trên toàn cầu.