Tiếng Việt
Một loại pin có cấu trúc mới được phát triển có thể tăng phạm vi hoạt động của ô tô điện lên tới 70% chỉ với một lần sạc, giảm một nửa trọng lượng của máy tính xách tay và làm cho điện thoại di động mỏng như thẻ tín dụng.
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Chalmers đã có bước tiến trong 'lưu trữ năng lượng không khối lượng' với một thiết bị vừa có chức năng như pin vừa là cấu trúc chịu lực, giúp giảm đáng kể trọng lượng và mức tiêu thụ năng lượng.
“Chúng tôi đã thành công trong việc tạo ra một loại pin làm từ vật liệu composite sợi carbon cứng như nhôm và có mật độ năng lượng đủ để sử dụng trong thương mại. Giống như bộ xương người, pin có nhiều chức năng cùng một lúc”, Richa Chaudhary, nhà nghiên cứu tại Chalmers và là tác giả đầu tiên của một bài báo khoa học mới được công bố trên Vật liệu tiên tiến.
Giảm cân, giảm nhu cầu năng lượng
Nghiên cứu về pin cấu trúc đã diễn ra trong nhiều năm tại Chalmers, và trong một số giai đoạn cũng hợp tác với các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Hoàng gia KTH ở Stockholm, Thụy Điển. Khi Giáo sư Leif Asp và các đồng nghiệp công bố kết quả đầu tiên của họ vào năm 2018 về cách sợi carbon cứng và chắc có thể lưu trữ năng lượng điện theo phương pháp hóa học, bước tiến này đã thu hút được sự chú ý đáng kể.
Kể từ đó, nhóm nghiên cứu đã phát triển thêm khái niệm của mình để tăng cả độ cứng và mật độ năng lượng. Cột mốc trước đó đã đạt được vào năm 2021 khi pin có mật độ năng lượng là 24 watt-giờ trên kilôgam (Wh/kg), nghĩa là khoảng 20% dung lượng của pin lithium-ion tương đương, theo các nhà nghiên cứu. Bây giờ, nó lên tới 30 Wh/kg. Mặc dù vẫn thấp hơn so với pin ngày nay, nhưng các điều kiện lại khá khác biệt. Khi pin là một phần của kết cấu và cũng có thể được làm bằng vật liệu nhẹ, tổng trọng lượng của xe sẽ giảm đi đáng kể. Khi đó, không cần nhiều năng lượng để chạy một chiếc ô tô điện chẳng hạn.
“Đầu tư vào các loại xe nhẹ và tiết kiệm năng lượng là điều tất nhiên nếu chúng ta muốn tiết kiệm năng lượng và nghĩ đến các thế hệ tương lai. Chúng tôi đã tính toán trên xe điện cho thấy chúng có thể chạy lâu hơn tới 70% so với hiện nay nếu chúng có pin cấu trúc cạnh tranh”, trưởng nhóm nghiên cứu Leif Asp, giáo sư tại Khoa Khoa học Công nghiệp và Vật liệu tại Chalmers cho biết.
Khi nói đến xe cộ, tất nhiên, có những yêu cầu cao về thiết kế để đủ mạnh mẽ đáp ứng các yêu cầu về an toàn. Ở đó, pin cấu trúc của nhóm nghiên cứu tuyên bố đã tăng đáng kể độ cứng của nó, hay cụ thể hơn là mô đun đàn hồi, được đo bằng gigapascal (GPa), từ 25 lên 70. Điều này có nghĩa là vật liệu có thể chịu tải tốt như nhôm, nhưng với trọng lượng nhẹ hơn, theo các nhà nghiên cứu.
Con đường dài đến thương mại hóa
Ngay từ đầu, mục tiêu là đạt được hiệu suất giúp công nghệ có thể thương mại hóa. Song song với thực tế là nghiên cứu hiện đang tiếp tục, mối liên kết với thị trường đã được tăng cường — thông qua công ty Chalmers Venture mới thành lập Sinonus AB, có trụ sở tại Borås, Thụy Điển.
Tuy nhiên, vẫn còn rất nhiều công việc kỹ thuật cần phải thực hiện trước khi pin có thể chuyển từ sản xuất trong phòng thí nghiệm ở quy mô nhỏ sang sản xuất hàng loạt cho các thiết bị công nghệ hoặc phương tiện của chúng ta.
“Người ta có thể tưởng tượng rằng điện thoại di động hoặc máy tính xách tay mỏng như thẻ tín dụng, nặng bằng một nửa ngày nay, là những thứ gần nhất về mặt thời gian. Cũng có thể là các thành phần như thiết bị điện tử trong ô tô hoặc máy bay được cung cấp năng lượng bằng pin cấu trúc. Sẽ cần những khoản đầu tư lớn để đáp ứng nhu cầu năng lượng đầy thách thức của ngành vận tải, nhưng đây cũng là nơi công nghệ có thể tạo ra sự khác biệt lớn nhất”, Asp, người đã nhận thấy sự quan tâm lớn từ ngành công nghiệp ô tô và hàng không vũ trụ, cho biết.
Những tiến bộ mới nhất trong lĩnh vực này đã được công bố trong bài báo 'Ra mắt Pin cấu trúc sợi carbon đa chức năng' trong Vật liệu tiên tiếnNghiên cứu này được tài trợ bởi chương trình Khoa học Vật liệu vì Tính bền vững của Sáng kiến Wallenberg (WISE).
Website: https://yeastera.com
Fanpage: https://www.facebook.com/yeastera/