Tăng cường hiệu quả năng lượng cho pin và nhà máy điện với vật liệu mới

Một nhóm các nhà nghiên cứu đến từ Đại học Clemson (Mỹ) đã phát triển thành công một loại vật liệu mới có tác dụng thúc đẩy hiệu quả chuyển đổi nhiên liệu dạng khí thành dạng lỏng, giúp hoạt động của các nhà máy sản xuất điện từ khí và than trở nên nhanh chóng và năng suất hơn.

Nguyên lí cơ bản của sự chuyển hoá năng lượng hoá học trong pin và các tấm nhiên liệu thành điện năng như sau: Phản ứng hoá học sẽ tách các phân tử nhiên liệu thành hai phần ion và electron. Trong khi electron được tập trung lại ngay xung quanh mạch, các ion lại phải đi qua chất điện phân. Sau đó, electron và ion sẽ được tái tổ hợp ở mặt bên kia của chất điện phân và tạo ra điện. Muốn nâng cao hiệu quả sản xuất điện của pin và tấm nhiên liệu, nhất định phải tăng tốc độ và hiệu suất tổ hợp ion và electron của chất điện phân, hay nói cách khác là tạo ra một chất điện phân cho phép nhiều ion đi qua hơn.

Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu đã thử kết hợp giữa xê-ri ô-xít với gadolinia, một hoá chất tương đối phổ biến trong các phòng thí nghiệm. Kết quả cho thấy, cấu trúc dạng bàn cờ với các hạt phân tử của hợp chất mới tổng hợp cho phép ion đi qua dễ dàng. Tuy nhiên, gadolinia lại có xu hướng tích tụ ở vị trí tiếp xúc giữa các hạt phân tử nêu trên và làm giảm tốc độ của các hạt ion. Vì vậy, sau một thời gian thử nghiệm các hoá chất bổ sung, các nhà khoa học đã quyết định chọn ô-xít sắt cô-ban vào dung dịch nêu trên và nhận thấy tốc độ của ion sau khi đi qua chất điện phân được nâng cao rõ rệt.

Điều đáng chú ý là, hiệu quả ứng dụng của loại vật liệu mới nêu trên không chỉ dừng lại ở việc tăng cường hiệu quả hoạt động của pin và các tấm nhiên liệu, mà còn ở sản phẩm phụ trong quá trình phản ứng. Theo nhóm nghiên cứu Đại học Clemson, phản ứng hoá học tạo ra điện nêu trên còn sản sinh ra một khối lượng đáng kể khí ô-xy và có thể thu hồi dễ dàng để phục vụ các nhà máy điện than và khí với tốc độ cháy nhanh và mạnh hơn.

Anh Tuấn (Theo Clemson)