Vanadi: giải pháp tuyệt vời cải thiện vấn đề lưu trữ năng lượng.

Một kim loại không thể nào ngờ tới chính là Vanadi mới đây được các nhà khoa học khẳng định là có thể giúp ích cho việc lữu trữ năng lượng. Vanadi được sử dụng trong các loại pin sạc dòng với mục đích là giúp các khối pin đó lưu trữ được nhiều năng lượng hơn mức bình thường hay thậm chí là tối đa hóa khả năng lưu trữ, biến chúng trở thành vô hạn. Việc khám phá ra tính năng tuyệt vời của loại vật liệu này có ý nghĩa vô cùng to lớn trong việc cải thiện vấn đề lưu trữ các nguồn năng lượng tái tạo, đặc biệt là nguồn năng lượng gió và mặt trời.

Thay vì nghĩ đến vàng và bạc, Vanadi theo các nhà khoa học được coi là kim loại đẹp nhất và thậm chí là quý giá nhất. Đây là nguyên tố phổ biến thứ 22 trong lớp vỏ trái đất, mặc dù thể kim loại của chúng rất hiếm để có thể tìm thấy trong tự nhiên. Tuy nhiên, thay vào đó Vanadi có thể được tìm thấy trong hơn 100 khoáng chất khác nhau.

Khi được tách triết và hòa tan, Vanadi sẽ cho ra các màu khác sáng và đậm khác nhau. Chúng thậm chí còn được đặt tên là Vanadis, dựa theo tên của vị nữ thần sắc đẹp người Scan-đi-na-vi là Freyja.

Pin sạc dòng Vanadi

Vanadi không chỉ có vẻ ngoài đẹp mắt mà chúng còn có những tính chất siêu đặc biệt. Chỉ một lượng rất nhỏ Vanidi được thêm vào trong quá trình sản xuất, ta có thể thu về một loại hợp kim thép nhẹ hơn, dai hơn và đàn hồi tốt hơn. Ông Henry Ford là người tiên phong sử dụng Vanadi trên quy mô công nghiệp khi đưa loại vật liệu này vào trong bảng thành phần nguyên liệu sản xuất của khung gầm xe mã Model T 1908. Và ngày nay, phần lớn Vanadi được sử dụng trong vấn đề cải thiện kết cấu thép trong quá trình xây dựng các tòa nhà.

Với tính chất độc đáo, Vanadi trở thành một loại nguyên liệu lý tưởng cho các nhà nghiên cứu sử dụng trong việc phát mình ra một loại pin mới - pin ô-xi hóa khử hay pin sạc dòng Vanadi. Loại pin này được mong đợi sẽ mang lại một cuộc cách mạng hóa hệ thống năng lượng trong tương lại gần.

Pin sạc dòng lưu trữ năng lượng và tạo ra điện bằng một phản ứng giữa hai chất điện phân khác nhau - thường sẽ là giữa kẽm và mangan. Trong các khối pin sạc dòng, các kim loại này ở dưới dạng chất lỏng và có điện tích trái dấu nhau. Cả hai đều được bơm vào một "tế bào" và sẽ được phân tách bởi một lớp màng mỏng, cho phéo chúng trao đổi các Ion mà không bị trộn vào nhau. Tuy nhiên, dù được làm từ các nguyên liệu không hề đắt tiền, nhưng các chất điện phân này thường sẽ ăn mòn lớp màng phân cách, làm hai chất bị hòa lẫn vào nhau, từ đó làm giảm tuổi thọ của pin.

Thay vì phải sử dụng hai chất điện phân như thông thường  để sản xuất ra pin sạc dòng, các nhà nghiên cứu chỉ cần sử dụng riêng Vanadi cho quá trình này. Đó là bởi vì Vanadi có thể mang các điện tích dương khác nhau và tự chuyển đổi qua lại giữa các trạng thái khác nhau của nó. Việc chỉ sử dụng một loại vật liệu duy nhất sẽ bỏ nguy cơ bị lây nhiễm chéo, bị trộn lẫn hai chất điện phân vào với nhau từ đó có thể đảm bảo rằng các chất lỏng đó có thể sử dụng vô hạn, tuổi thọ của pin sẽ được kéo dài hay thậm chí là có thể sử dụng vô hạn. Xét trên hiệu quả lâu dài, sử dụng Vanadi quả là một ý tưởng tuyệt vời không chỉ mang lại những khối pin sạc dòng tốt hơn, tiết kiệm chi phí hơn mà còn giảm thiểu các tác động đến môi trường dựa trên việc không cần xử lý vấn đề chất thải.

Các hồ chứa năng lượng mới

Pin sạc dòng Vanadi với kích thước và khối lượng quá lớn không thể nào thay thế được cho các khối pin điện thoại thông thường. Tuy nhiên, loại pin này sẽ được sử dụng để lưu trữ năng lượng dài hạn cho các toàn nhà văn phòng lớn - nơi mà chúng sẽ được đặt cố định, hoặc dùng để cung cấp cho những nơi vùng sâu vùng xa cho mục đích dự phòng . Có thể nói Vanadi chính là nguyên liệu nền tảng cho một thị trường năng lượng điện hiệu quả hơn, "xanh" hơn và đáng tin dùng hơn.

Vấn đề lưu trữ năng lượng được coi là mấu chốt của sự phát triển ngành công nghiệp năng lượng tái tạo. Bất kể là tại thời điểm nào trong ngày khi nguồn năng lượng gió và mặt trời được tạo ra, điều cần phải làm đó chính là lưu trữ lại ngay những nguồn năng lượng đó. Các nghiên cứu khoa học đã chỉ ra rằng Vanadi có thể thực hiện tốt vai trò này và sẽ được coi như một giải pháp mang tính bền vững.

Khi chúng ta có thể tự cải thiện vấn đề lưu trữ các nguồn năng lượng tái tạo và đáp ứng theo nhu cầu sử dụng, điều đó đồng nghĩa với việc chúng ta có thể từng bước cắt giảm và tiến tới thoát khỏi sự phụ thuốc vào những nguồn năng lượng có sẵn, dễ tiếp cân nhưng lại hữu hạn như dầu khí hay than đá. Và pin sạc dòng vanadi có thể sẽ tạo ra được một hồ chưa năng lượng, tương tự như cách thức con người tạo ra các hồ chưa để lưu trữ nước mưa cho nhu cầu về sau.

Với khả năng lưu trữ điện một cách tuyệt vời của mình, Vanadi sẽ giúp chúng ta bớt phụ thuộc vào những nguồn năng lượng phô biến như than đá hay dầu khí. Đồng thời điều này cũng có ý nghĩa to lớn trong công cuộc bảo vệ môi trường, giảm lượng khí thải Các-bon tiến tới một môi trường "xanh" và thân thiện hơn. Có thể nhìn trước được những lợi ích to lớn mà Vanadi có thể đem lại, châu Âu đã đưa ra thông báo rằng họ sẽ coi loại nguyên tố quý giá này là một yếu tố mang tính chiến lược trong công cuộc cải cách và phát triển công nghệ năng lượng tái tạo.

Minh Thúy (Theo The Conversation )