Phát triển thảnh công loại camera dưới nước không dùng pin

/in /by

Các nhà nghiên cứu MIT đã phát triển một camera dưới nước không dây, không dùng pin và tiết kiệm năng lượng hơn khoảng 100 nghìn lần so với các camera dưới biển khác.

Thiết bị kể trên chụp được ảnh màu, ngay cả trong môi trường tối dưới nước và truyền dữ liệu hình ảnh không dây qua mặt nước. Camera hoạt động bằng âm thanh, nó chuyển đổi năng lượng cơ học từ sóng âm thanh truyền qua nước thành điện để phục vụ cho việc liên lạc và chụp ảnh. Sau khi chụp và mã hóa dữ liệu hình ảnh, camera cũng sử dụng sóng âm thanh để truyền dữ liệu đến bộ thu để tái tạo lại hình ảnh.

Do không cần nguồn điện, máy ảnh trên có thể chạy trong nhiều tuần liền, điều này cho phép nhà khoa học tìm ra các loài mới ở các vùng xa xôi của đại dương. Nó cũng có thể được sử dụng để chụp ảnh ô nhiễm đại dương hoặc theo dõi sức khỏe và sự phát triển của cá nuôi trong các trang trại thủy sản.

Để chế tạo một máy ảnh có thể hoạt động độc lập trong thời gian dài, các nhà nghiên cứu cần một thiết bị tự thu năng lượng dưới nước và tiêu thụ rất ít năng lượng. Camera thu năng lượng bằng các đầu dò làm từ vật liệu áp điện, được đặt bao quanh nó. Vật liệu áp điện tạo ra tín hiệu điện khi có lực cơ tác dụng lên chúng. Khi một sóng âm truyền qua nước chạm vào các đầu dò, chúng sẽ rung và chuyển năng lượng cơ học đó thành điện.

Những sóng âm thanh đó có thể đến từ bất kỳ nguồn nào, chẳng hạn như một con tàu đi qua hoặc sinh vật biển. Camera lưu trữ năng lượng thu thập được cho đến khi tích đủ để chụp ảnh và truyền dữ liệu. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng những cảm biến hình ảnh siêu tiết kiệm điện nhưng các cảm biến này chỉ chụp ảnh tối vì hầu hết môi trường dưới nước đều thiếu nguồn sáng nên họ cũng cần phát triển đèn flash công suất thấp.

Theo tác giả của nghiên cứu – Phó Giáo sư Fadel Adib, các nhà khoa học đã cố gắng giảm thiểu phần cứng nhiều nhất có thể và điều đó tạo ra những hạn chế mới về cách xây dựng hệ thống, gửi thông tin và tái tạo hình ảnh.


Camera dưới nước không dùng pin.

Tuy nhiên, nhờ sự sáng tạo, họ đã tìm ra giải pháp giải quyết đồng thời cả 2 vấn đề bằng cách sử dụng đèn LED đỏ, xanh lá cây và xanh lam. Khi máy chụp ảnh, nó sẽ chiếu một đèn LED màu đỏ và sử dụng cảm biến hình ảnh để chụp. Quá trình tương tự được lặp lại với đèn LED xanh lục và xanh lam.

Đồng tác giả Waleed Akbar giải thích, mặc dù hình ảnh trông có màu đen và trắng, nhưng ánh sáng màu đỏ, xanh lá cây và xanh lam vẫn được phản chiếu trong phần màu trắng của mỗi bức ảnh. Khi dữ liệu hình ảnh được kết hợp trong quá trình xử lý hậu kỳ, hình ảnh màu sẽ được tái tạo.

Sau khi dữ liệu hình ảnh được ghi lại, chúng được mã hóa dưới dạng bit và được gửi đến máy thu qua quá trình được gọi là tán xạ ngược dưới nước. Máy thu truyền sóng âm qua nước đến máy ảnh, máy ảnh này đóng vai trò như một tấm gương phản xạ các sóng đó. Camera cũng có thể phản xạ sóng trở lại bộ thu hoặc thay đổi gương của nó thành một bộ hấp thụ để nó không phản xạ trở lại.

Theo nhà nghiên cứu Sayed Saad Afzal, toàn bộ quy trình này chỉ cần một công tắc duy nhất để chuyển thiết bị từ trạng thái không phản xạ sang phản xạ, nó tiêu thụ ít năng lượng hơn so với các hệ thống thông tin liên lạc dưới nước thông thường. Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm camera trong một số môi trường dưới nước. Một lần họ chụp được hình ảnh màu của chai nhựa trôi nổi trong một cái ao ở New Hampshire.

Họ cũng có thể chụp những bức ảnh chất lượng cao về một con sao biển châu Phi đến mức có thể nhìn thấy rõ những nốt sần nhỏ trên mình nó. Thiết bị này cũng rất hiệu quả khi liên tục chụp ảnh thực vật dưới nước Aponogeton ulvaceus trong môi trường tối với thời gian một tuần để theo dõi sự phát triển của nó.

Giờ đây, khi đã chứng minh được một nguyên mẫu hoạt động, các nhà nghiên cứu có kế hoạch cải tiến thiết bị để nó có thể triển khai trong môi trường thực tế. Họ muốn tăng bộ nhớ của máy ảnh để máy có thể chụp ảnh trong thời gian thực, truyền hình ảnh, hoặc thậm chí quay video dưới nước. Các nhà nghiên cứu cũng muốn mở rộng phạm vi hoạt động của camera. Họ đã truyền thành công dữ liệu tới máy thu cách xa 40 mét, nhưng việc đẩy phạm vi đó rộng hơn sẽ cho phép máy ảnh được sử dụng trong nhiều môi trường dưới nước hơn.

Bảo Lâm
https://vietq.vn/phat-trien-thanh-cong-loai-camera-duoi-nuoc-khong-dung-pin-d205160.html

Hệ thống lưu trữ năng lượng lớn nhất Đông Nam Á sắp đi vào hoạt động

/in /by

Hệ thống Lưu trữ năng lượng (ESS) lớn nhất Đông Nam Á với công suất 200 megawatt (MW) được lắp đặt trên đảo Jurong (Singapore) sẽ đi vào hoạt động trong tháng 11 tới.


Hệ thống lưu trữ năng lượng là những tấm pin lớn có thể lưu trữ và phân phối năng lượng dư thừa từ mặt trời hoặc gió. Ảnh: SembCorp

Hiện SembCorp đang hoàn tất những công đoạn cuối cùng trong lắp đặt ESS công suất 200MW này. Dự kiến khi chính thức hoạt động trong tháng 11 tới, hệ thống sẽ có thể cung cấp đủ năng lượng cho nhu cầu điện hàng ngày của khoảng 16.700 căn hộ 4 phòng chỉ trong một chu kỳ xả.

Ngày 26/10, phát biểu tại Diễn đàn Cấp cao Singapore – IRENA lần thứ 2 trong khuôn khổ Tuần lễ Năng lượng quốc tế Singapore, Bộ trưởng Công Thương Singapore Tan See Leng cho biết đây là ESS lớn nhất tại Đông Nam Á. Dự án này sẽ hỗ trợ củng cố độ tin cậy của lưới điện quốc gia cũng như tối đa hóa việc sử dụng điện mặt trời tại Singapore.

Theo thông báo của Cơ quan Điều tiết Thị trường Năng lượng Singapore (EMA), tháng 6 vừa qua, cơ quan có thẩm quyền đã chỉ định SembCorp Industries xây dựng, sở hữu và vận hành ESS với công suất 200MW/200MWh để tăng cường năng lực của hệ thống điện và củng cố nguồn cung năng lượng của đất nước.

ESS đang được xây dựng tại 2 địa điểm trên đảo Jurong – Banyan và Sakra – với tổng diện tích 2ha, tương đương với kích thước của 4 sân bóng đá.

Hệ thống lưu trữ năng lượng 200MW đang được xây dựng bởi SembCorp Industries cũng là một trong những hệ thống nhanh nhất của loại hình này được xây dựng và triển khai.

Hệ thống lưu trữ năng lượng là những tấm pin giống như thùng chứa có thể lưu trữ năng lượng dư thừa từ mặt trời hoặc gió và phân phối khi có nhu cầu, thường là vào ban đêm hoặc trong những khoảng thời gian nhiều mây. ESS như một phương án dự phòng, giúp khắc phục vấn đề mây phủ cao – một vấn đề phổ biến ở Singapore – làm gián đoạn nguồn cung cấp được khai thác từ mặt trời.

EMA cho hay ESS cũng có thể nhanh chóng phân phối năng lượng để giúp ổn định lưới điện. Theo EMA, tính chất phản ứng nhanh của ESS cho phép hệ thống xử lý nhanh khi có sự chênh lệch lớn giữa cung – cầu điện năng và nhanh chóng thực hiện các điều chỉnh để khắc phục tình trạng điện áp lên – xuống bất thường.

Trong bối cảnh thị trường năng lượng toàn cầu liên tục biến động, ESS có thể được sử dụng để lưu trữ năng lượng dự phòng cho lưới điện và sẽ được sử dụng khi cần thiết. ESS sử dụng các pin lithium – sắt – phosphate, là phương pháp lưu trữ năng lượng tái tạo hiệu suất cao, an toàn và đã được chứng minh cũng như sử dụng rộng rãi trên thế giới.

EMA trước đó đã đặt mục tiêu cho quốc gia này sẽ triển khai ít nhất 200MW lưu trữ năng lượng sau năm 2025.

“Theo quan điểm của sự biến động đang diễn ra trên thị trường năng lượng toàn cầu, (chúng) có thể được sử dụng để tích trữ năng lượng nhằm cung cấp nguồn dự trữ cho lưới điện khi cần thiết, giải phóng các nhà máy phát điện để tạo ra nhiều điện hơn đáp ứng nhu cầu”, EMA cho biết.

H.T
https://petrotimes.vn/he-thong-luu-tru-nang-luong-lon-nhat-dong-nam-a-sap-di-vao-hoat-dong-669754.html

Turbine điện gió đạt kỷ lục “khủng” về chuyển hóa năng lượng

/in /by

Một nguyên mẫu turbine gió của Siemens Gamesa đã thiết lập kỷ lục năng lượng là 359 Megawatt giờ (MWh) trong 24 giờ, đủ cung cấp năng lượng hàng ngày cho trung bình 12.414 ngôi nhà ở Mỹ.


SG 14-222 DD dự kiến được triển khai ngoài khơi tại các vùng biển có gió mạnh.

Turbine nói trên có tên gọi Siemens Gamesa SG 14-222 DD – là một trong những turbine gió lớn nhất thế giới, với công suất danh nghĩa là 14 MWh. Công suất này tương tự turbine Haliade-X lớn nhất của GE và chỉ xếp sau turbine Vestas (15 MWh) và nhà vô địch toàn cầu MingYang (16 MWh).

Siemens Gamesa SG 14-222 DD sử dụng 3 cánh quạt khổng lồ dài 108 mét, tạo ra một vòng tròn quét rộng 39.000 mét vuông. Và mặc dù được đánh giá trên danh nghĩa ở công suất 14 MWh, nhưng nó có thể khởi động chức năng “tăng sức mạnh” để có thể sản xuất mức năng lượng lên đến 15 MWh.

Turbine điện gió đạt kỷ lục

Theo Peter Esmann, Giám đốc Sản phẩm cấp cao của Siemens Gamesa, chức năng tăng cường công suất này sẽ theo dõi các điều kiện cụ thể của địa điểm và luôn hoạt động khoảng 98% thời gian. Tính năng chỉ tắt khi có gió bão hoặc nhiễu động quá mức, tại thời điểm đó công suất của turbine giảm trở lại là 14 MWh.

Mặc dù được thiết kế để triển khai ở ngoài biển, nhưng nguyên mẫu này được chế tạo trên đất liền vào cuối năm 2021 tại Østerild, Đan Mạch. Và đó cũng chính là nơi nó mà đạt được kỷ lục sản xuất năng lượng.


Nguyên mẫu được triển khai trên đất liền tại Østerild, Đan Mạch.

Con số được báo cáo chỉ thấp hơn 1 MWh so với lý thuyết tối đa là 360 MWh mà turbine này sẽ thu được nếu nó chạy ở công suất cao nhất trong 24 giờ liên tục. Và để so sánh, công suất 359 MWh mà turbine này tạo ra đủ cung cấp năng lượng hàng ngày cho trung bình 12.414 ngôi nhà ở Mỹ. Trong khi vòng đời sử dụng của mỗi turbine gió này có thể lên tới hàng chục năm nếu được bảo dưỡng tốt.

Theo Siemens Gamesa, mọi thế hệ mới của công nghệ turbine truyền động trực tiếp ngoài khơi của hãng sử dụng ít bộ phận chuyển động hơn turbine giảm tốc – những cải tiến về thành phần đã cho phép hiệu suất cao hơn trong khi vẫn duy trì độ tin cậy. Siemens Gamesa cũng cho biết, turbine này được lên kế hoạch sản xuất hàng loạt vào năm 2024.

Có thể thấy, những chiếc turbine được chế tạo ngày một lớn dần lên, bởi càng lớn chúng dường như càng hoạt động càng tốt và ít dự án lắp đặt tốn kém hơn cần được thực hiện để tạo ra cùng một lượng công suất.

Theo một báo cáo của Renew Economy, việc mở rộng quy mô ngành công nghiệp với những turbine khổng lồ này là lý do chính khiến các chuyên gia trong ngành dự đoán rằng chi phí điện gió ngoài khơi sẽ giảm từ 37 đến 49% vào năm 2050.

H.T

https://petrotimes.vn/turbine-dien-gio-dat-ky-luc-khung-ve-chuyen-hoa-nang-luong-668511.html

Cây năng lượng Mặt trời tạo ra điện ở khu dân cư

/in /by

Công ty Solar Botanic Trees ở London, Anh đã công bố sản phẩm cây năng lượng Mặt trời có thể tạo ra điện để sử dụng trên đường phố và trong các khu dân cư.

Cây năng lượng Mặt trời được thiết kế phục vụ các khu vực như bãi đỗ xe tại sân bay, trung tâm mua sắm và trung tâm triển lãm… Tại đây, chúng có thể được sử dụng để sạc xe điện cũng như máy tính xách tay và điện thoại. Theo nhà phát triển, một cây năng lượng Mặt trời có thể tạo ra đủ điện để đáp ứng nhu cầu tiêu thụ của một ngôi nhà 3 phòng. Nhiều cây cũng có thể được liên kết thành một “rừng” để tạo thành lưới điện nhỏ.

Giám đốc Điều hành Harry Corrigan, cũng là người sáng lập Solar Botanic Trees cho biết, công ty có một nguyên mẫu trong phòng thí nghiệm và đang được hoạt động thử nghiệm. Công ty hy vọng sẽ hoàn thành công việc này trong quý đầu tiên hoặc thứ hai của năm tới. Quá trình này cần thời gian, nhưng nhà sản xuất sẽ cho sản phẩm ra mắt thị trường vào khoảng giữa năm sau.

Theo ông Harry Corrigan, đến nay có khá nhiều sự quan tâm đối với cây năng lượng Mặt trời. Khi nảy ra ý tưởng trên, công ty đã nhắm mục tiêu vào những ngôi nhà riêng, nhưng sau đó, một trong những công ty năng lượng đề xuất sử dụng sản phẩm này như một trạm sạc cho xe điện.

Các nhà phát triển đang làm việc với Đại học Brunel London, Trung tâm Công nghệ Sản xuất và Trung tâm Nghiên cứu Sản xuất Tiên tiến của Đại học Sheffield để bắt đầu đưa thiết bị này vào sản xuất hàng loạt. Những cây năng lượng Mặt trời đầu tiên sẽ sớm ra mắt và nhắm vào sự bùng nổ về nhu cầu sạc nhanh của xe điện. Ông Corrigan đã nói chuyện với các chủ bãi đậu xe và các công ty ô tô để đánh giá mức độ quan tâm tới sản phẩm. Người sáng lập Solar Botanic cho biết muốn dồn sức lực của mình vào điều gì đó có lợi cho hành tinh. Theo ông, chúng ta phải làm gì đó để giải quyết cuộc khủng hoảng khí hậu, nếu không đây sẽ là di sản khủng khiếp cho thế hệ tương lai.


Cây năng lượng Mặt trời mới được Công ty Solar Botanic Trees ở London, Anh công bố.

Cây năng lượng Mặt trời có thể hỗ trợ hiệu quả ở những nơi như bãi đậu xe ô tô nhỏ, bãi đậu xe dân dụng. Cách dễ dàng hơn để làm điều này là tiếp cận các khu vực và đưa chúng vào bãi đỗ xe, ga tàu hỏa, bến xe buýt… nơi mọi người rời khỏi xe riêng của mình.

Ông Corrigan cũng muốn nhìn thấy những cây năng lượng Mặt trời được đặt trong các quảng trường thành phố. Tuy nhiên, việc triển khai chúng ở thủ đô London sẽ cần sự hợp tác từ các hội đồng, Tòa thị chính và Cơ quan Giao thông Vận tải London (TfL).

Người sáng lập trên cho biết, công ty vẫn chưa tiếp cận TfL và cần phải chuẩn bị mọi thứ, hoàn thành tất cả chứng nhận để đưa những cây năng lượng vào sử dụng hàng loạt. Ông hy vọng, vào cuối năm nay, khi các thử nghiệm hoàn thành việc chứng nhận sản phẩm trên sẽ được giải quyết.

Cây năng lượng Mặt trời sẽ có giá từ 10.000 – 12.000 bảng (272 triệu VND – 327 triệu VND) mỗi cây, cao hơn so với giá những tấm năng lượng Mặt trời trên mái nhà nhưng chúng sẽ được triển khai ở mức độ đường phố. Đã có sự quan tâm từ các nhà phát triển – những người muốn thể hiện thiết bị sản sinh ra năng lượng tái tạo một cách thẩm mỹ hơn, đồng thời tránh làm giá xăng dầu tăng lên.

Tuy nhiên, các nhà vận động sống xanh đã có một số hoài nghi về dự án cây năng lượng này. Người sáng lập và Giám đốc của Clean Air tại London Simon Birkett cho biết ông chưa nhìn thấy kế hoạch này nhưng “muốn nhìn thấy năng lượng Mặt trời trên các mái nhà để giảm thiểu sự lộn xộn trên đường phố ở khu vực công cộng”.

Một nhà vận động môi trường cho biết, thiết bị này sẽ đóng vai trò quan trọng nếu nhiều ô tô phải đậu trong một thời gian dài. Trong khi đó, có nghiên cứu chỉ ra rằng, việc ô tô đỗ 23 giờ một ngày là điều cực kỳ kém hiệu quả với lượng không gian mà chúng chiếm dụng trong các thành phố vốn chật hẹp của chúng ta. Bên cạnh đó, ô tô nên được sử dụng thường xuyên hơn và khi cần sẽ được sạc rất nhanh từ các nguồn năng lượng tái tạo.

Trả lời những lo ngại trên, ông Harry Corrigan cho biết, đó là những ý kiến rất hay nhưng chúng ta cần duy trì động lực phát triển xe điện vào lúc này. Ông nói rằng rất đồng tình với việc nên đi xe đạp và đi bộ, nhưng ông không nghĩ chúng ta làm được điều này nhanh như mong muốn của nhiều người. Hiện tại, hãy làm cho môi trường của chúng ta sạch hơn một chút.

Ông Corrigan nói thêm, mục đích của dự án là chống biến đổi khí hậu và cây là biểu tượng của hành động này. Công ty ông hy vọng cây năng lượng Mặt trời sẽ đẹp và mọi người sẽ thích bề ngoài của nó. Công ty hiện đang trong quá trình gây quỹ tương đương hơn 1 triệu bảng Anh (27 tỷ VND) để hoàn thành thử nghiệm và cần thêm 3 – 5 triệu bảng Anh (115 – 135 tỷ VND) nữa để bắt đầu sản xuất thương mại vào năm tới.

Bảo Lâm

https://vietq.vn/cay-nang-luong-mat-troi-tao-ra-dien-o-khu-dan-cu-d204754.html

Chế tạo thành công bảng mạch dễ phân huỷ, mỏng như tờ giấy

/in /by

Các nhà nghiên cứu Mỹ chế tạo thành công nguyên mẫu bảng mạch mỏng như một tờ giấy với đầy đủ thành phần điện tử tích hợp. Bảng mạch này dễ phân hủy, ít nguy cơ ô nhiễm.

Một nhóm nghiên cứu tại Đại học Bang New York phát minh được bảng mạch, phát triển các thành phần điện tử dùng một lần, có thể in 3D trên một tờ giấy với mục đích giảm thiểu rác thải điện tử. Nhóm nghiên cứu thiết kế một mạch khuếch đại in trên giấy kết hợp điện trở, tụ điện và bóng bán dẫn, dễ dàng trong ứng dụng thực tế vừa dễ tiêu hủy, không gây ô nhiễm môi trường.

Đầu tiên, nhóm nghiên cứu sử dụng sáp để in các kênh lên một tờ giấy theo mẫu đơn giản. Sau khi gia nhiệt làm chảy sáp để ngấm vào giấy, các nhà nghiên cứu sử dụng công nghệ in 3D với loại mực bán dẫn và dẫn điện, những loại mực này khi được in sẽ thấm vào khu vực không bị chặn bởi sáp. Sau đó, các nhà khoa học sử dụng kỹ thuật in lụa in các thành phần kim loại dẫn điện bổ sung và đổ chất điện phân dạng gel lên giấy.

Bảng mạch thu được rất linh hoạt và mỏng, tương tự như giấy ngay cả sau khi đã thêm các thành phần điện tử. Để chứng minh khả năng phân hủy của bảng mạch điện, nhóm nghiên cứu đã chứng minh bằng cách châm lửa, toàn bộ bảng mạch nhanh chóng bị đốt cháy thành tro. Theo nhóm nghiên cứu, kết quả này thể hiện khả năng tiến tới việc sản xuất các thiết bị điện tử hoàn toàn chỉ dùng một lần và sau đó sẽ bị thiêu hủy hoặc phân hủy, không tạo rác thải điện tử gây ô nhiễm môi trường.


Bảng mạch điện tử in trên giấy có thể đốt hoặc phân hủy. Ảnh: Interesting Engineering

Số lượng thiết bị điện tử được sản xuất theo từng năm tăng lên ngày càng lớn, sử dụng nguyên liệu thô trong lĩnh vực điện tử ứng dụng dự kiến sẽ tăng gấp đôi vào năm 2050. Rác thải điện tử cũng đã tăng gần gấp đôi trong 16 năm qua và chỉ có khoảng 20% được thu gom và phân hủy, tái chế hiệu quả.

Những thiết bị điện tử bỏ đi như TV, điện thoại di động, máy tính là nguồn chất thải phát triển rất nhanh chóng. Một nghiên cứu đã ước tính, khối lượng khổng lồ thiết bị điện tử đã bị loại bỏ trên thế giới mà chỉ tính riêng năm 2021, rác thải điện tử đã nặng tới 57 triệu tấn, nặng hơn cả toàn bộ Vạn Lý Trường Thành của Trung Quốc.

Những thiết bị điện tử nhỏ có bảng mạch được làm từ sợi thủy tinh, nhựa và dây kim loại. Những bảng mạch này rất khó khăn trong tái sử dụng và tái chế, tương đối cồng kềnh, không được thuận lợi khi sử dụng trong các thiết bị y tế linh hoạt hoặc sử dụng 1 lần tại điểm chăm sóc sức khỏe (chăm sóc tại gia), máy theo dõi môi trường hoặc thiết bị theo dõi, giám sát sức khỏe mang đeo cá nhân.

Loại vi mạch mới này sẽ được sản xuất đơn giản, tất cả thành phần điện tử được tích hợp hoàn toàn vào tấm giấy hoặc vật liệu dễ phân hủy, có thể bị đốt cháy hoặc phân hủy dễ dàng, giải quyết thách thức khó khăn về rác thải điện tử.

Bảo Lâm
https://vietq.vn/che-tao-thanh-cong-bang-mach-de-phan-huy-chi-mong-nhu-to-giay-d204585.html

Loại pin lithium-ion cho phép xe điện chạy 630 km một lần sạc

/in /by

Các nhà khoa học Hàn Quốc phát triển pin lithium-ion không cực dương anode hiệu suất cao, chống cháy nổ, cho phép xe ô tô điện chạy đến 630 km chỉ trong một lần sạc.

Nhóm nghiên cứu POSTECH do GS Soojin Park và nghiên cứu sinh TS Sungjin Cho (Khoa Hóa học) phối hợp với GS Dong-Hwa Seo và TS Dong Yeon Kim (Trường Kỹ thuật Năng lượng và Hóa học) tại Viện Khoa học và Công nghệ Ulsan (UNIST) phát triển một pin lithium không có cực dương anode với hiệu suất thời lượng sử dụng pin dài hơn trong một lần sạc.

Loại pin không có cực dương mới được phát triển có mật độ năng lượng/thể tích là 977 Wh /L, cao hơn 40% so với các loại pin thông thường (700 Wh/L). Kết quả này có nghĩa là pin có thể chạy được 630 km trong một lần sạc. Pin thường thay đổi cấu trúc của vật liệu anốt khi các ion lithium chảy đến và đi từ điện cực trong quá trình sạc và xả lặp đi lặp lại. Đây cũng là nguyên nhân vì sao dung lượng pin giảm dần theo thời gian.

Các nhà khoa học cho rằng, nếu có thể sạc và xả chỉ với một bộ thu dòng điện cực dương trần không có vật liệu cực dương thì mật độ năng lượng – yếu tố quyết định dung lượng pin sẽ tăng lên. Nhưng phương pháp này có điểm yếu nghiêm trọng là gây phồng đáng kể thể tích cực dương và làm giảm vòng đời của pin. Thể tích cực dương phồng lên vì không có nơi lưu trữ ổn định cho lithium trong cực dương.


Ảnh minh hoạ

Để khắc phục vấn đề này, nhóm nghiên cứu thành công trong việc phát triển pin không có cực dương trong chất điện phân lỏng trên cơ sở cacbonat thường sử dụng bằng cách thêm một chất nền dẫn điện ion. Chất nền không chỉ tạo thành lớp bảo vệ anode mà còn giảm thiểu đến mức tối thiểu sự giãn nở của cực dương.

Các nhà khoa học đã chế tạo một điện cực bằng cách phủ lớp dẫn ion bao gồm polyme polyetylenimine, bạc, muối liti và muội than lên bề mặt của bộ thu dòng điện bằng đồng. Chất nền dẫn điện ion được chế tạo theo phương pháp này có thể vận hành pin, nhận và giải phóng các ion lithium hiệu quả trong quá trình sạc và xả.

Thử nghiệm cho thấy pin duy trì dung lượng cao 4,2 mAh/cm2, mật độ dòng điện cao 2,1 mA/cm2 trong thời gian dài trong chất điện phân lỏng trên cơ sở cacbonat. Các nhà khoa học cũng chứng minh được cả trên lý thuyết và trong các thí nghiệm, chất nền có thể lưu trữ lithium.

Một đặc điểm thu hút sự quan tâm của giới khoa học là nhóm nghiên cứu đã chứng minh thành công sử dụng các bán tế bào pin (half-cells) trạng thái rắn (solid- state) bằng phương pháp sử dụng chất điện phân rắn gốc sulfua trên cơ sở khoáng chất Argyrodite. Các nhà khoa học dự đoán rằng, loại pin có thiết kế này sẽ đẩy nhanh quá trình thương mại hóa pin không nổ do khả năng duy trì dung lượng cao trong thời gian dài.

Bảo Lâm
https://vietq.vn/loai-pin-lithium-ion-cho-phep-xe-dien-chay-630-km-mot-lan-sac-d204580.html