Pin dùng nước giúp giảm phụ thuộc vào lithium

Pin lithium-ion là cốt lõi của quá trình điện khí hóa phương tiện giao thông mà nhiều quốc gia trên thế giới đang thực hiện để giảm khí thải. Thành phần kim loại quan trọng trong pin như lithium hay cobalt hiện do số ít quốc gia chế biến và xuất khẩu, đem lại rủi ro đáng kể nếu căng thẳng địa chính trị leo thang. Vì vậy mà các nhà nghiên cứu của Đại học Texas A&M muốn tìm kiếm giải pháp thay thế.

Hai giáo sư Jodie Lutkenhaus và Daniel Tabor (Đại học Texas A&M) vài năm qua nghiên cứu một loại pin dùng nước. Pin cũng có cực âm, cực dương, chất điện phân như pin thông thường.

Khác biệt nằm ở chỗ điện cực của pin mới làm từ polymer chứ không phải kim loại, chất điện phân là nước pha muối hữu cơ. Pin không bắt lửa và chất điện phân gốc nước trở thành chìa khóa dẫn ion cũng như lưu trữ năng lượng.

Họ phát hiện polymer trùng hợp không liên kết có tính oxy hóa khử là vật liệu lý tưởng để làm điện cực vì chúng có điện áp phóng điện cao. Tùy thuộc vào vật liệu được sử dụng, khác biệt về khả năng lưu trữ năng lượng có thể lên tới 1.000%

Phản ứng giữa polymer với chất điện phân rất khó diễn ra do có electron, ion và phân tử nước chuyển dịch đồng thời. Nhóm nghiên cứu dựa vào mô phỏng cùng phân tích tính toán để tìm hiểu rõ hơn về cấu trúc lẫn năng lượng ở quy mô phân tử cực nhỏ. Họ cũng thông qua thí nghiệm quan sát xem điện cực có hoạt động tốt hơn khi kết hợp với một số loại muối nhất định trong chất điện phân hay không.

Nhóm nghiên cứu dự định thực hiện thêm nhiều mô phỏng nữa nhằm làm rõ nguyên lý hoạt động của pin mới. Nếu thành công đây có thể là thiết kế pin cho tương lai.