Phát triển kỹ thuật mới để lưu trữ năng lượng quy mô lớn

Việc bán xe điện đã tăng theo cấp số nhân trong vài năm qua do nhu cầu về các nguồn năng lượng tái tạo để cung cấp năng lượng, chẳng hạn như điện mặt trời và điện gió. Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), đã có gần 1,8 triệu xe điện được đăng ký tại Hoa Kỳ trong năm 2020, gấp hơn ba lần so với năm 2016.

Giống như trạm xăng ngày nay, các trạm phát điện cần có hệ thống lưu trữ để giữ điện cho xe điện liên tục sạc. Pin dòng oxy hóa khử (RFB) với chi phí thấp là một trong những công nghệ phù hợp nhất cho hệ thống; tuy nhiên, các RFB hiện tại sử dụng các vật liệu hoạt động (chất điện phân) có chi phí cao và nguy hại đến môi trường. Gần đây, các vật liệu hữu cơ hòa tan trong nước đã được đề xuất làm chất điện phân trong tương lai trong RFB (cụ thể là RFB hữu cơ dạng nước, hoặc AORFB (pin dòng oxy hóa khử hữu cơ trong nước). Các chất điện phân có nguồn gốc hữu cơ có thể được lấy từ các nguồn tái tạo và được sản xuất với chi phí rất thấp. Tuy nhiên, việc thiếu các vật liệu điện phân hữu cơ hòa tan trong nước ổn định, đặc biệt là chất điện phân dương (catholyte), là một trở ngại lớn của AORFBs.

Nhóm nghiên cứu của Zhu, phối hợp với các nhà khoa học trong Phòng thí nghiệm Quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương do Tiến sĩ Wei Wang đứng đầu, đã phát triển thành công catholyte (chất điện phân dương) ổn định nhất cho đến nay trong AORFBs và chứng minh các tế bào giữ được hơn 90% công suất trên 6.000 chu kỳ. ghiên cứu của họ gần đây đã được công bố trên tạp chí Nature Energy và có sự đóng góp của các nghiên cứu sinh tiến sĩ của Zhu là Xiang Li và Yun-Yu Lai.

Zhu cho biết: “Việc phát triển các RFB hiệu suất cao sẽ làm phong phú thêm loại hệ thống lưu trữ năng lượng điện và bổ sung cho sự thiếu sót của các nguồn năng lượng tái tạo không liên tục, từ đó cải thiện đáng kể khả năng sử dụng của các thiết bị chạy bằng điện, chẳng hạn như phương tiện giao thông. "Để cải thiện đáng kể hiệu suất của RFB hữu cơ trong nước, tính cấp thiết của việc phát triển catholyte mới này là vô cùng quan trọng."