Buzz
Công nghệ pin tiên tiến được phát triển bởi các nhà khoa học tại Đại học Công nghiệp Basque (UPV/EHU) sử dụng tụ điện lai lithium-ion (LIC) với carbon được chiết xuất từ chất thải của cây thông Pinus radiata.
Các nhà khoa học tại Đại học Công nghiệp Basque (UPV/EHU) đã tạo ra một siêu tụ điện lai sử dụng carbon từ chất thải của cây thông Pinus radiata. Thiết bị này kết hợp pin lithium-ion và siêu tụ điện, với điện cực làm từ gỗ thải, mang đến giải pháp lưu trữ năng lượng bền vững và tiết kiệm chi phí.
Với nguồn sinh khối dồi dào tại xứ Basque, Tây Ban Nha, nhóm nghiên cứu đã áp dụng các phương pháp thân thiện với môi trường và chi phí thấp để sản xuất điện cực hiệu suất cao. Kết quả cho thấy tiềm năng lớn của vật liệu sinh khối trong việc phát triển hệ thống lưu trữ năng lượng hiệu quả và bền vững.
Theo các nhà nghiên cứu, sáng kiến này có thể mở ra hướng đi mới cho các giải pháp lưu trữ năng lượng công suất cao, thân thiện với môi trường, giảm phụ thuộc vào vật liệu truyền thống và thúc đẩy tính bền vững trong ngành.
Nhu cầu năng lượng ngày càng tăng của xã hội hiện đại đòi hỏi các giải pháp lưu trữ bền vững, không góp phần vào hiện tượng ấm lên toàn cầu. Hiện nay, lưu trữ năng lượng chủ yếu dựa vào pin lithium-ion (LIBs) và siêu tụ điện (SCs), nhưng mỗi loại đều có hạn chế: SCs có công suất cao nhưng tự phóng điện nhanh, trong khi LIBs có năng lượng cao nhưng suy giảm theo thời gian.
Việc kết hợp hai công nghệ này, tạo ra tụ điện lithium-ion (LICs), mang lại năng lượng cao, công suất lớn và tuổi thọ chu kỳ dài, phù hợp cho các ứng dụng như xe điện và tua-bin gió.
Việc chọn vật liệu điện cực đóng vai trò quan trọng trong hiệu suất của LIC. Dù graphite được sử dụng phổ biến, nó là nguyên liệu thô đắt đỏ và gây hại cho môi trường. Các lựa chọn thay thế như carbon cứng, carbon mềm và nanocarbon tuy có tiềm năng nhưng bị hạn chế bởi chi phí cao và quy trình phức tạp.
Nhóm nghiên cứu tại UPV/EHU đã phát triển một LIC tiết kiệm chi phí bằng cách sử dụng carbon từ chất thải của cây thông Pinus radiata, một nguồn tài nguyên dồi dào và bền vững tại Biscay, Tây Ban Nha. Họ tạo ra các điện cực hiệu suất cao từ carbon sinh khối thay vì sử dụng hóa chất đắt tiền hoặc quy trình tiêu tốn năng lượng.
"Chúng tôi đã phát triển các vật liệu mới dùng để lưu trữ năng lượng. Cụ thể, để tạo điện cực, chúng tôi sử dụng carbon từ hạt gỗ của cây thông insignis tại địa phương, vốn là phế phẩm từ các xưởng mộc," bà Idoia Ruiz de Larramendi, giảng viên tại UPV/EHU và thành viên nhóm nghiên cứu, chia sẻ trong một tuyên bố.
Pin và siêu tụ điện đều cần thiết cho lưu trữ năng lượng, mỗi loại có ưu điểm riêng. Siêu tụ điện cung cấp công suất lớn trong thời gian ngắn, trong khi pin lưu trữ được nhiều năng lượng hơn. Siêu tụ điện không phù hợp cho việc cung cấp năng lượng dài hạn nhưng lại lý tưởng cho các ứng dụng cần giải phóng năng lượng nhanh chóng.
Nghiên cứu đã tạo ra một thiết bị lai lithium-ion kết hợp ưu điểm của cả hai công nghệ. Nó duy trì độ bền và khả năng sạc-xả nhanh của siêu tụ điện đồng thời lưu trữ năng lượng công suất cao như pin. Hiệu suất tổng thể được cải thiện nhờ kết hợp điện cực kiểu pin và siêu tụ điện.
Các loại carbon khác nhau, được chọn lọc kỹ từ nguồn sinh khối, đã được dùng để tạo điện cực. Không phải mọi sinh khối đều cung cấp carbon phù hợp cho lưu trữ năng lượng, nhưng kết quả đã chứng minh hiệu quả của carbon từ cây thông insignis.
Các nhà nghiên cứu phát hiện rằng một điện cực được làm từ carbon cứng và điện cực còn lại từ carbon hoạt tính. Tính bền vững và hiệu quả chi phí được ưu tiên trong quá trình sản xuất, sử dụng phụ gia tiết kiệm và duy trì nhiệt độ tổng hợp dưới 700°C.
