Một nhóm nghiên cứu tại Viện Vật lý Hóa học Đại Liên (DICP) thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc vừa công bố việc chế tạo thành công nguyên mẫu pin sử dụng hợp chất vô cơ natri nhôm hydride (NaAlH4) làm điện cực dương và cerium dihydride làm điện cực âm. Cả hai vật liệu này đều được biết đến rộng rãi trong các ứng dụng năng lượng nhờ khả năng lưu trữ hydro.
Điểm đặc biệt của nghiên cứu này nằm ở việc sử dụng hydride ion (H⁻) như một chất mang điện tích đầy hứa hẹn cho các thiết bị điện hóa thế hệ mới. Nhóm nghiên cứu cho rằng hydride ion có ưu thế vượt trội nhờ khối lượng nhẹ và mức độ oxy hóa khử cao. Tuy nhiên, việc ứng dụng rộng rãi gặp phải thách thức do thiếu chất điện giải hiệu quả, đảm bảo độ dẫn hydride ion nhanh, ổn định nhiệt và tương thích với điện cực.
Để giải quyết bài toán này, nhóm nghiên cứu do giáo sư Ping Chen, trưởng bộ phận năng lượng hydro và vật liệu cao cấp tại DICP, dẫn đầu đã phát triển một loại chất điện giải hydride ion mới với cấu trúc xếp chồng nhiều lớp độc đáo. Cấu trúc này bao gồm một lớp vỏ barium hydride (BaH2) mỏng bao bọc phần lõi cerium trihydride (CeH3). Thiết kế này tận dụng ưu điểm của cả hai vật liệu: độ dẫn hydride ion cao của CeH3 và độ ổn định của BaH2, từ đó cho phép dẫn hydride ion nhanh ngay ở nhiệt độ phòng.
Sử dụng chất điện ly mới này, các nhà nghiên cứu đã chế tạo thành công nguyên mẫu pin hydride ion có thể sạc lại đầu tiên trên thế giới. Kết quả thử nghiệm cho thấy điện cực dương của pin có dung lượng xả điện ban đầu lên tới 984 milliampe-giờ trên mỗi gram (mAh/g) ở nhiệt độ phòng và vẫn duy trì được mức 402 mAh/g sau 20 chu kỳ sạc/xả.
Đáng chú ý, điện áp của pin đạt 1,9 volt (V) ở cấu hình xếp chồng, đủ để cung cấp năng lượng cho một bóng đèn LED vàng. Theo SCMP, dữ liệu thí nghiệm còn cho thấy dung lượng của loại pin này cao hơn tới 6 lần so với một số loại pin lithium-ion thông thường.
Nhóm nghiên cứu tin rằng pin hydride ion có tiềm năng lớn trong lĩnh vực lưu trữ và chuyển đổi năng lượng sạch nhờ các tính chất có thể điều chỉnh linh hoạt của vật liệu hydride. Công nghệ này được kỳ vọng sẽ đóng vai trò quan trọng trong các hệ thống lưu trữ điện quy mô lớn, lưu trữ hydro, cung cấp nguồn điện di động và các ứng dụng chuyên biệt khác.
Admin
Nguồn: VnExpress
