Phòng thí nghiệm Điện tử hữu cơ thuộc trường Đại học Linköping, Thụy Điển đã phát triển được công nghệ lưu trữ năng lượng an toàn, tiết kiệm chi phí và bền vững. Công nghệ này dựa vào hai đột phá lớn: sản xuất điện cực dạng cuộn từ gỗ và tạo ra một chất điện phân mới từ nước. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí khoa học Advanced Energy and Sustainability Research. Công nghệ mới đã được cấp sáng chế và sẽ được thương mại hóa bởi công ty spin-off Ligna Energy AB có trụ sở tại Đại học Norrköping.

Năng lượng tái tạo chiếm tỷ lệ lớn trong cơ cấu năng lượng và mức tiêu thụ điện ngày càng gia tăng trong xã hội, đang đặt ra thách thức lớn cho việc cân bằng mạng lưới cung cấp điện. Về nguyên tắc, điện được tiêu thụ ngay khi sản xuất. Hiện nay, các phương thức lưu trữ khối lượng lớn điện năng còn hạn chế. Vấn đề đặc biệt khó khăn trong thời kỳ lạnh giá, khi nhu cầu sử dụng điện đạt mức cao nhất. Mất cân bằng lưới điện có thể gây ra sự cố mất điện nghiêm trọng.

Nhóm nghiên cứu đã đưa ra khái niệm lưu trữ năng lượng trên quy mô lớn nhưng lại an toàn, ít tốn kém và bền vững. Sản lượng điện tiềm năng đủ cao để công nghệ duy trì sự cân bằng công suất trong việc cung cấp điện.

GS. Xavier Crispin, trưởng nhóm nghiên cứu cho biết: "Kết quả nghiên cứu của chúng tôi cho phép lưu trữ năng lượng hữu cơ an toàn, bền vững về môi trường với mật độ năng lượng cao ở mức 5 kW/kg, trong đó, các điện cực được sản xuất bằng ​​vật liệu từ gỗ trong máy in. Tuy nhiên, chúng tôi phải tăng mật độ năng lượng: pin hữu cơ của chúng tôi hoạt động hiệu quả hơn các siêu tụ điện bình thường và có hiệu suất tương đương với pin axit-chì. Tuy nhiên, pin lithium-ion vẫn hoạt động tốt hơn".

Những nỗ lực trước đây nhằm phát triển một hệ thống tích trữ năng lượng bền vững dựa vào các chất điện phân hữu cơ giá rẻ và nước với các điện cực cacbon, đều gặp vấn đề về khả năng tự phóng điện nhanh, khó vượt quá một ngày.

Các kết quả nghiên cứu được đề cập trong bài báo nghiên cứu dựa vào hai bước đột phá: một là chất điện phân mới từ nước và các điện cực làm từ lignin, sản phẩm phụ sẵn có, rẻ tiền từ quá trình sản xuất giấy. Các nhà nghiên cứu đã phát triển polime điện ly bao gồm một polime gốc nước có nồng độ cao, polyacrylate kali, cùng với lignin polime sinh học (làm điện cực dương) và polyimide trộn với cacbon dẫn điện (làm điện cực âm).

GS. Crispin cho rằng: “Sự sụt giảm điện áp, đo lường khả năng tự phóng điện, nhỏ hơn 0,5 V trong 100 giờ. Đây là mức kỷ lục thế giới về khả năng lưu trữ năng lượng nhờ có các điện cực hữu cơ trong chất điện phân từ nước”.

Công nghệ mới sử dụng nguyên liệu thô giá rẻ: không phải lignin, cacbon hay polime điện ly có giá hơn 1 USD/kg, mà là các vật liệu sẵn có và không cháy. Công nghệ có thể được mở rộng cho các loại pin lớn và là giải pháp bền vững để lưu trữ năng lượng an toàn trên quy mô lớn.

N.P.D (NASATI), theo https://techxplore.com/news/2021-11-prize-winning-technology-large-scale-energy-storage.html, 11/2021