Các nhà nghiên cứu Nhật Bản đã tiến hành các cuộc thử nghiệm, chứng minh thành công hiệu suất sạc và xả của một nguyên mẫu pin dùng uranium làm vật liệu hoạt động.

Thông thường, pin dựa vào các vật liệu như lithium hoặc chì để tạo điều kiện cho dòng electron di chuyển, tạo ra điện. Trong nghiên cứu này, các nhà khoa học Nhật Bản sử dụng uranium làm vật liệu hoạt động trong quy trình điện hóa của pin.

Uranium sử dụng trong nghiên cứu này có cùng tính chất hóa học với uranium nghèo (depleted uranium - DU), một sản phẩm phụ của quá trình làm giàu uranium tự nhiên để làm nhiên liệu hạt nhân.

Với nghiên cứu này, uranium nghèo đang được coi là sản phẩm thải có ứng dụng hạn chế, giờ đây trở thành nguồn tài nguyên có giá trị. Điều này có thể thay đổi cách quản lý chất thải hạt nhân và giải quyết nhu cầu ngày càng tăng về lưu trữ năng lượng.

Nguyên mẫu loại pin sạc uranium này sử dụng DU làm vật liệu hoạt động ở điện cực âm và sắt làm vật liệu hoạt động ở điện cực dương. Nguyên mẫu pin sạc uranium đạt điện áp 1,3V, gần bằng 1,5V của pin kiềm tiêu chuẩn.

Pin đã được sạc và xả 10 lần, hiệu suất của pin hầu như không thay đổi. Độ ổn định này là chỉ số quan trọng cho thấy độ bền và độ tin cậy tiềm năng của pin, những yếu tố cần thiết cho các ứng dụng trong thực tế.

Theo JAEA, có khoảng 16.000 tấn uranium nghèo đang lưu trữ tại Nhật Bản và khoảng 1,6 triệu tấn được lưu trữ trên toàn thế giới. Nếu pin sạc uranium có thể mở rộng quy mô và thương mại hóa thành công, chúng có thể là giải pháp khả thi để sử dụng nguồn dự trữ khổng lồ này.

JAEA cho biết thêm, nếu pin sạc uranium tăng được dung lượng và đưa vào sử dụng thực tế, lượng lớn DU lưu trữ tại Nhật Bản sẽ trở thành nguồn tài nguyên mới, qua đó góp phần thúc đẩy hiện thực hóa một xã hội không phát thải carbon.

Để nâng cao hơn nữa dung lượng và hiệu suất của pin, nhóm nghiên cứu có ý định phát triển “pin dòng oxy hóa khử”. Loại pin này sử dụng bơm để lưu thông tuần hoàn chất điện phân, nhằm tăng khả năng lưu trữ và truyền năng lượng hiệu quả hơn.

Tuy nhiên, cơ quan này thừa nhận việc triển khai loại pin này có thể sẽ bị hạn chế trong các môi trường được kiểm soát bức xạ, chẳng hạn như cơ sở nhà máy điện hạt nhân, do tính phóng xạ vốn có của uranium.