Thứ hai, 06/05/2024 | 01:31 - GMT+7
Các nhà nghiên cứu Đại học Pennsylvania State đã phát triển thành công một loại ắc quy, được đặt tên là flow cell, có thể sạc lại bằng dung dịch gốc nước chứa CO2 hòa tàn được thải ra từ các nhà máy nhiệt điện.
02/11/2017 - 10:30Các nhà nghiên cứu Đại học Pennsylvania State đã phát triển thành công một loại ắc quy, được đặt tên là flow cell, có thể sạc lại bằng dung dịch gốc nước chứa CO2 hòa tàn được thải ra từ các nhà máy nhiệt điện. Thiết bị này hoạt động bằng cách tận dụng sự chênh lệch nồng độ giữa khí thải CO2 và không khí xung quanh để tạo ra điện.
Flow cell có thể sản xuất ra mật độ năng lượng trung bình là 0.82 W/m2, cao hơn gần 200 lần so với các phương pháp tương tự trước đây. Mặc dù chúng ta chưa thể biết rằng liệu flow cell có khả thi về mặt kinh tế trên quy mô lớn hay không nhưng kết quả bước đầu cho thấy thiết bị rất hứa hẹn và có thể cải tiến được trong tương lai.
Nhóm nghiên cứu, gồm các nhà khoa học Taeyong Kim, Bruce E. Logan, và Christopher A. Gorski tại Đại học Pennsylvania State đã công bố công trình nghiên cứu này trên tạp chí Environmental Science & Technology Letters.
Trên tạp chí Phys.org, nhà khoa học Gorski cho biết: "Nghiên cứu tìm ra một phương pháp pháp thanh thế đơn giản hơn nhằm thu năng lượng từ khí phát thải CO2. Các công nghệ hiện có đòi hỏi các vật liệu xúc tác đắt tiền và nhiệt độ rất cao để chuyển đổi khí CO2 thành các nhiên liệu hữu ích".
Để khai thác nguồn năng lượng tiềm năng dựa vào sự chênh lệnh nồng độ này, đầu tiên, các nhà nghiên cứu hòa tan khí CO2 và không khí xung quanh trong các thùng chứa dung dịch nước riêng biệt theo quy trình xử lý có tên là sparging. Ở cuối quy trình này, dung dịch được rảy khí CO2 tạo thành các ion cacbonat axit, làm dung dịch có độ pH là 7.7, thấp hơn so với độ pH của dung dịch được rảy không khí.
Sau quy trình rảy khí, các nhà nghiên cứu bơm từng dung dịch vào một trong hai kênh trong flow cell, tạo ra sư chênh lệch độ pH trong các tế bào này. Flow cell có các điện cực nằm ở phía đối diện hai kênh, dọc theo một màng lỗ bán phần giữa hai kênh để ngăn chặn sự pha trộn 2 dung dịch ngay lập tực nhưng vẫn cho phép các ion đi xuyên qua. Sự chênh lệch độ pH giữa hai dung dịch làm cho nhiều ion khác nhau đi qua mang, tạo nên sự chênh lệch điện áp giữa hai điện cực và sinh ra các electron chạy dọc theo một dân dẫn các điện cực.
Flow cell có thể nạp điện lại bằng cách đóng 2 kênh lại, không cho dung dịch chảy qua, khi đó các electron sẽ di chuyển theo chiều ngược lại, làm đảo ngược cơ chế sạc.. Các thử nghiệm đã cho thấy flow cell duy trì được hiệu suất trên 50 chu kỳ.
Flow cell có những ưu điểm nhất định so với các thiết bị khác, như chỉ đòi hỏi vật liệu rẻ tiền và có thể hoạt động ở nhiệt độ phòng nhờ đó nó có thể ứng dụng ở các nhà máy điện. Các nhà nghiên cứu đang tìm cách cải thiện hiệu suất của thiết bị trong tương lai.
Ngọc Diệp (Theo https://phys.org)
Thời gian qua, Công ty Điện lực Hưng Yên đã chủ động ứng dụng các thành tựu của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4, công nghệ số vào mọi lĩnh vực hoạt động.
