Nhờ chất điện phân gốc nước trung tính, loại pin gốc nước mới của Trung Quốc có thể sạc-xả 120.000 lần không suy giảm hiệu suất, mở ra kỷ nguyên năng lượng bền vững cho cả thế kỷ.

Cuộc đua lưu trữ năng lượng toàn cầu vừa ghi nhận bước ngoặt công nghệ mang tính lịch sử, khi các nhà khoa học Trung Quốc công bố loại pin dung dịch gốc nước, có khả năng vận hành bền bỉ tới 120.000 chu kỳ sạc - xả. 

Trong khi công nghệ pin Lithium-ion phổ biến hiện nay bắt đầu suy thoái chỉ sau 2.000 đến 3.000 chu kỳ, bước tiến mới này hứa hẹn giải quyết triệt để bài toán tuổi thọ linh kiện, nguy cơ cháy nổ cũng như tác động môi trường của hệ thống lưu trữ điện năng quy mô lớn.

Chìa khóa cốt lõi tạo nên kỷ lục bền bỉ của dòng pin này nằm ở việc thay thế dung môi hữu cơ dễ cháy bằng chất điện phân gốc nước trung tính có độ pH bằng 7. 

Hệ thống sử dụng hỗn hợp muối magiê và canxi hòa tan, tạo ra môi trường truyền dẫn ion ổn định, mà không gây ăn mòn điện cực mạnh, như các môi trường axit hay kiềm truyền thống. 

Cơ chế phản ứng hóa học diễn ra cực kỳ ôn hòa, ngăn chặn triệt để sự hình thành của các cấu trúc tinh thể nhánh (dendrite) - tác nhân chính gây ra hiện tượng đoản mạch và suy giảm dung lượng ở pin kim loại truyền thống.

Về thông số kỹ thuật, con số 120.000 chu kỳ thử nghiệm trong phòng thí nghiệm tương đương với khoảng 329 năm sử dụng nếu thiết bị thực hiện chu kỳ sạc và xả đều đặn mỗi ngày một lần. 

Pin gốc nước Trung Quốc.jpg
Trung Quốc vừa phát minh ra pin gốc nước có tuổi thọ tới hơn 300 năm. Ảnh: Yuakimov/bgr.com

Bên cạnh độ bền vĩnh cửu theo lý thuyết, bản chất gốc nước giúp loại pin này đạt độ an toàn tuyệt đối trước các nguy cơ quá nhiệt, chập cháy hay nổ dây chuyền. 

Tế bào pin có thể hoạt động ổn định ở dải nhiệt độ rộng và sở hữu chi phí nguyên liệu đầu vào rẻ hơn đáng kể, so với việc khai thác các kim loại hiếm như coban hay lithium.

Mặc dù sở hữu những đặc tính kỹ thuật vượt trội về độ bền và an toàn, pin gốc nước vẫn vấp phải rào cản lớn về mật độ năng lượng. 

Mật độ lưu trữ tính theo thể tích và khối lượng của hệ thống này hiện thấp hơn nhiều so với pin Lithium-ion, khiến nó chưa thể ứng dụng ngay trên các dòng xe điện hay thiết bị di động nhỏ gọn vốn đòi hỏi pin nhẹ và kích thước tối ưu. 

Tuy nhiên, giới chuyên gia đánh giá đây lại là giải pháp hoàn hảo cho các trạm lưu trữ năng lượng tái tạo cố định (ESS), nơi yếu tố thể tích không quá khắt khe nhưng yêu cầu tuyệt đối về độ an toàn, chi phí vận hành lâu dài và khả năng tích trữ nguồn điện từ điện mặt trời hay điện gió.

Sự xuất hiện của công nghệ pin gốc nước 120.000 chu kỳ đánh dấu bước chuyển dịch quan trọng từ tư duy "thay mới định kỳ", sang "đầu tư một lần dùng nhiều thế hệ". 

Nếu được thương mại hóa thành công trên quy mô công nghiệp, phát minh này sẽ tái định hình hạ tầng lưu trữ năng lượng xanh toàn cầu trong nhiều thế kỷ tới.

Theo Đào Cảnh (SHTT)