Các nhà nghiên cứu từ Đại học thành phố Hồng Kông và Đại học khoa học và công nghệ Miền Nam (Trung Quốc) vừa phát triển một loại pin gốc nước, thân thiện với môi trường, dựa trên nước muối-đậu phụ làm nguyên liệu. Nghiên cứu đăng trên tạp chí Nature Communications.

Loại pin mới này sử dụng thứ mà nhóm nghiên cứu gọi là điện cực “hữu cơ” với chất điện phân trung tính, không độc hại. Theo nhóm nghiên cứu, pin mới dựa trên nước muối-đậu phụ này, có khả năng trải qua hơn 120.000 chu kỳ sạc/xả và về cơ bản là an toàn ở mức độ nước mặn.

Điều này có nghĩa là nó không có tính axit và cũng không dễ cháy. Nếu được sản xuất với quy mô lớn, điều này có thể tạo ra một cuộc cách mạng, đặc biệt là trong việc thay thế các công nghệ pin khác như pin lithium-ion.

Đây sẽ là một bước tiến lớn, vì pin lithium-ion rất dễ xảy ra hiện tượng quá nhiệt và dễ cháy nổ nếu bị hỏng hóc. Pin lithium-ion cũng sớm bị xuống cấp theo thời gian (thường từ 1.000 đến 3.000 chu kỳ sạc) và nguy hại đối với môi trường về mặt xử lý chất thải.

Ngược lại, pin gốc nước (hay pin dung dịch nước) an toàn hơn nhiều. Về bản chất, chúng không dễ cháy và chứa rất ít chất độc hại (nếu có). Loại pin này có thể sản xuất bằng các vật liệu giá rẻ, ít khan hiếm và cũng an toàn hơn khi thải bỏ. Tuy nhiên, chúng thường gặp khó khăn trong việc sử dụng đủ lâu.

Điều này là do nước có xu hướng bị phân hủy ở một số điện áp nhất định, làm hạn chế hiệu suất của pin. Tuy nhiên, loại pin mới với thông số chu kỳ sạc/xả ấn tượng hơn 120.000 chu kỳ là một bước tiến vượt bậc về tính hữu dụng.

Để so sánh, pin trong các thiết bị như điện thoại di động, thường cần khoảng 800 chu kỳ trước khi bắt đầu xuống cấp. Pin xe điện thường có tuổi thọ từ 1.500 đến 3.000 chu kỳ, và loại pin LFP (lithium ferrous phosphate) tốt dùng cho lưới điện có tuổi thọ từ 6.000 đến 10.000 chu kỳ.

Với hơn 100.000 chu kỳ sạc/xả, điều này có nghĩa một viên pin gốc nước có thể sử dụng được ít nhất một thập kỷ. Đối với các ứng dụng như lưu trữ năng lượng cho lưới điện (ở trang trại điện mặt trời, điện gió), điều đó vô cùng có giá trị.

Tuy nhiên, các đột phá về pin như thế này dường như xảy ra thường xuyên trong nghiên cứu thí nghiệm, nhưng không phải tất cả đều thành công trên thị trường. Mặc dù về lý thuyết, nó có thể sử dụng trong các thiết bị như điện thoại, nhưng loại pin này có mật độ năng lượng thấp, không phù hợp sử dụng lâu dài.

Công nghệ pin mới cũng phải hoạt động ổn định ở điều kiện ngoài phòng thí nghiệm. Điều thực sự quan trọng là liệu công nghệ này có thể mở rộng quy mô, có đủ mật độ năng lượng để hoạt động hiệu quả và có thể chứng minh được giá thành rẻ ở quy mô công nghiệp hay không.

Nếu các vấn đề này được giải quyết đầy đủ thì loại pin mới này sẽ có tiềm năng phát triển. Nếu như vậy, pin làm từ nước muối-đậu phụ này có thể chứng tỏ giá trị vô cùng quan trọng đối với việc dự trữ năng lượng tái tạo cho lưới điện và các dự án điện khí hóa nông thôn.