Tăng cường hiệu quả lưu trữ năng lượng với vật liệu điện môi mới

Sự phát triển bùng nổ của các thiết bị điện và điện tử di động trong những năm gần đây đã kéo theo nhu cầu cải thiện hiệu quả lưu trữ năng lượng, đặc biệt là các nguồn tái tạo. Trước nhu cầu trên, các nhà khoa học tại Học viện công nghệ Georgia, Mỹ đã tập trung nghiên cứu và cho ra đời một loại vật liệu điện môi mới, cho phép lưu trữ năng lượng, điều chưa từng có tiền lệ trong lịch sử.

“Sol-gel với các gốc hữu cơ và các axit béo như axit phot-pho-nic đều được biết đến khá nhiều, song cho đến nay, nghiên cứu của chúng tôi là lần đầu tiên kết hợp chúng vào trong một thiết bị lưu trữ năng lượng mật độ cao,” Giáo sư Joseph Perry, chủ nhiệm dự án nghiên cứu này, cho biết.

Cụ thể, loại vật liệu mới này được tổng hợp từ một lớp phim mỏng sol-gel si-líc, trong đó có chứa các nhóm phân cực kết nối với nguyên tử si-líc và một lớp a-xit octulphosphonic dạng đơn. Cấu trúc dạng khối này góp phần hạn chế tối đa sự xâm nhập của các e-lec-tron vào lớp sol-gel. Nhờ đó, giảm thiểu sự rò rỉ, song vẫn đảm bảo hiệu quả phát điện cao khi cần thiết.

Những số liệu cụ thể cho thấy, sản phẩm tụ điện được chế tạo từ loại vật liệu mới của các nhà khoa học tại Học viện công nghệ Georgia có mật độ năng lượng lên đến 40 J/cm3, hiệu suất phát điện đạt 72% trong môi trường hiệu điện thế 830 V/micron, tương đương với công suất 520 W/cm3. Những con số này đều vượt xa các tiêu chuẩn thông thường của tụ điện và pin lithium-ion hiện nay.

“Đây là lần đầu tiên một tụ điện có mật độ năng lượng vượt qua pin,” ông Perry khẳng định. Ông cũng cho biết thêm, nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục tạo ra những loại vật liệu điện môi và tụ điện có hiệu quả lưu trữ năng lượng cao hơn, đồng thời sớm đưa chúng lên quy mô sản xuất thương mại.

Anh Tuấn (Theo Electronic Products)