Các nhà khoa học Mỹ đã phát triển một loại pin muối nóng chảy mới, được kỳ vọng sẽ đạt được khả năng lưu trữ năng lượng cấp lưới điện với nhiệt độ thấp hơn và chi phí thấp.

Với sự gia tăng không ngừng của các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng gió và năng lượng mặt trời, cần có các giải pháp sáng tạo để lưu trữ năng lượng không liên tục từ thiên nhiên. Một giải pháp tiềm năng là pin muối nóng chảy, mang lại những ưu điểm mà pin lithium không có, nhưng cần giải quyết một số vấn đề.

Các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Sandia (Sandia National Laboratories) thuộc Cục An toàn Hạt nhân Quốc gia Hoa Kỳ đã đề xuất một thiết kế mới có thể giải quyết những thiếu sót này và trình diễn một loại pin muối nóng chảy mới tương thích với phiên bản hiện có. Trong khi đó, loại pin lưu trữ năng lượng này có thể được chế tạo rẻ hơn trong khi lưu trữ nhiều năng lượng hơn.

Tích trữ một lượng lớn năng lượng với giá rẻ và hiệu quả là chìa khóa để sử dụng năng lượng tái tạo để cung cấp năng lượng cho toàn thành phố. Mặc dù có nhiều ưu điểm nhưng đây lại là thứ mà công nghệ pin lithium đắt tiền còn thiếu. Pin muối nóng chảy là một giải pháp hiệu quả hơn về chi phí sử dụng các điện cực vẫn nóng chảy với sự trợ giúp của nhiệt độ cao.

Leo Small, trưởng nhóm nghiên cứu của dự án cho biết: “Chúng tôi đã làm việc chăm chỉ để giảm nhiệt độ làm việc của pin natri nóng chảy xuống nhiệt độ vật lý thấp nhất có thể. "Trong khi giảm nhiệt độ của pin, nó cũng có thể làm giảm chi phí tổng thể. Bạn có thể sử dụng vật liệu rẻ hơn. Pin yêu cầu ít cách điện hơn và dây kết nối tất cả các pin có thể mỏng hơn."

Về mặt thương mại, loại pin này được gọi là pin natri-lưu huỳnh. Một số loại pin này đã được phát triển trên toàn cầu, nhưng chúng thường hoạt động ở nhiệt độ từ 520 đến 660 ° F (270 đến 350 ° C). Mục tiêu của nhóm Sandia thấp hơn nhiều, mặc dù làm như vậy cần phải suy nghĩ lại vì các hóa chất hoạt động ở nhiệt độ cao không thích hợp để làm việc ở nhiệt độ thấp hơn.

Người ta hiểu rằng thiết kế mới của các nhà khoa học bao gồm kim loại natri lỏng và một loại hỗn hợp chất lỏng mới. Hỗn hợp chất lỏng này bao gồm natri iodua và gali clorua, được các nhà khoa học gọi là catholyte.

Phản ứng hóa học xảy ra khi pin giải phóng năng lượng, tạo ra các ion natri và điện tử đi qua vật liệu phân tách có tính chọn lọc cao và tạo ra muối iotua nóng chảy ở phía bên kia.

Pin natri-lưu huỳnh này có thể hoạt động ở nhiệt độ 110 ° C. Sau tám tháng thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, nó đã được sạc và xả hơn 400 lần, chứng tỏ giá trị của nó. Ngoài ra, điện áp của nó là 3.6 vôn, mà các nhà khoa học cho biết cao hơn 40% so với pin muối nóng chảy trên thị trường, vì vậy nó có mật độ năng lượng cao hơn.

Tác giả nghiên cứu Martha Gross cho biết: "Do có catholyte mới mà chúng tôi đã báo cáo trong bài báo này, chúng tôi rất vui mừng về lượng năng lượng có thể được đưa vào hệ thống này. Pin natri nóng chảy đã có từ nhiều thập kỷ và chúng có mặt khắp nơi trên thế giới, nhưng chúng chưa bao giờ như vậy. Chưa ai nói về chúng. Vì vậy, thật tuyệt khi có thể hạ nhiệt độ xuống và mang lại một số dữ liệu và nói, "Đây là một hệ thống thực sự khả thi."

Các nhà khoa học hiện đang chú ý đến việc giảm giá thành của pin, điều này có thể đạt được bằng cách thay thế gali clorua, chất đắt hơn muối ăn khoảng 100 lần. Họ cho biết, công nghệ này còn 5 đến 10 năm nữa mới được thương mại hóa, nhưng điều có lợi cho họ là độ an toàn của pin vì không tạo ra nguy cơ cháy nổ.

Tác giả nghiên cứu Erik Spoerke cho biết: “Đây là minh chứng đầu tiên về chu kỳ ổn định lâu dài của pin natri nóng chảy ở nhiệt độ thấp. "Điều kỳ diệu của chúng tôi là chúng tôi đã xác định được hóa học muối và điện hóa học, cho phép chúng tôi hoạt động ở nhiệt độ 230 ° F một cách hiệu quả. Công việc. Cấu trúc natri iođua nhiệt độ thấp này là sự biến đổi của pin natri nóng chảy."