Loại “pin nước” đang được xem là giải pháp thân thiện hơn với môi trường để lưu trữ năng lượng từ các nguồn như điện mặt trời, điện gió. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science Advances, cho thấy một loại muối đơn giản, giá phải chăng là kẽm sulfate, có thể giúp loại pin này có tuổi thọ cao gấp 10 lần.
Nhóm nghiên cứu phát hiện, một trong những vấn đề lớn nhất của pin gốc nước, nằm ở cách nước hoạt động bên trong chúng. Đặc biệt, một số phân tử nước, gọi là “nước tự do”, không liên kết chặt chẽ với các phân tử khác.
Điều này làm chúng phản ứng mạnh hơn và có thể tham gia vào các phản ứng hóa học không mong muốn, đặc biệt là ở cực dương (phần lưu trữ và giải phóng năng lượng của pin). Các phản ứng này dần dần làm hỏng cực dương, dẫn đến giảm tuổi thọ và hiệu suất của pin.
Giáo sư Husam Alshareef, người đứng đầu nhóm nghiên cứu và điều hành Trung tâm xuất sắc về năng lượng tái tạo và công nghệ lưu trữ (CREST) của KAUST, giải thích, nước tự do này là lý do chính khiến pin nước không hiệu quả như mong đợi.
Nhóm nghiên cứu phát hiện, các ion sulfate - có trong kẽm sulfate và các muối sulfate khác - có thể giải quyết vấn đề, bằng cách hoạt động giống như “keo nước”. Các ion này giúp ổn định các phân tử nước, ngăn chúng phản ứng theo những cách có hại.
Bằng cách giảm lượng nước tự do, các ion sulfate ngăn chặn nhiều phản ứng hóa học phá hủy thường làm hỏng pin. Nhờ đó, pin có tuổi thọ cao hơn, hoạt động hiệu quả hơn. Điều quan trọng của giải pháp này là tính thực tiễn của nó. Các muối sulfate như kẽm sulfate rẻ, dễ tìm và an toàn khi sử dụng.
Mặc dù phần lớn nghiên cứu tập trung vào pin gốc kẽm, nhưng các thử nghiệm ban đầu cho thấy hiệu ứng sulfate tương tự có thể hoạt động với các loại pin nước gốc kim loại khác. Điều này có nghĩa là khám phá của nhóm KAUST có thể sử dụng trên nhiều loại pin khác nhau.
Pin nước dự kiến sẽ trở thành bộ phận quan trọng trong ngành lưu trữ năng lượng. Không giống như pin lithium, vốn tiềm ẩn nguy cơ cháy nổ và phụ thuộc nguồn nguyên liệu thô hạn chế, pin nước an toàn và bền vững hơn. Bước đột phá mới này giúp tiến gần hơn đến việc đưa pin nước thành một phần đáng tin cậy của năng lượng sạch trong tương lai.
