Ngôi nhà của bạn có thể trở thành một cục pin xi măng có thể sạc lại được. Đây là cách làm!

Pin xi măng có thể sạc lại (rechargeable cement battery) đang trở thành một khả năng hiện thực (realistic possibility) có thể thay đổi cách bạn dự trữ năng lượng (store energy), biến các bức tường trong nhà thành một cục pin khổng lồ.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Chalmers ở Thụy Điển đã phát triển loại pin xi măng có thể lưu trữ năng lượng gấp 10 lần so với các cấu trúc đã phát triển trước đó, mặc dù hiện tại chúng vẫn có mật độ năng lượng thấp hơn hàng trăm lần so với pin lithium-ion.

Để tạo ra cấu trúc, một hỗn hợp gốc xi măng (cement-based mixture) với một lượng nhỏ các sợi carbon ngắn (short carbon fibres) bên trong được nhúng với một lưới sợi carbon phủ kim loại (metal-coated carbon fibre mesh): sắt cho cực dương và niken cho cực âm, theo một nhóm nghiên cứu do Tiến sĩ Emma Zhang dẫn đầu.

Zhang nói trên Science Daily: “Các kết quả từ các nghiên cứu trước đó đã điều tra công nghệ pin bê tông cho thấy hiệu suất rất thấp, vì vậy chúng tôi nhận ra rằng mình phải suy nghĩ thấu đáo, tìm ra một cách khác để sản xuất điện cực. Ý tưởng đặc biệt mà chúng tôi đã phát triển - cũng có thể sạc lại được - chưa bao giờ được khám phá trước đây. Bây giờ chúng tôi có bằng chứng về khái niệm ở quy mô phòng thí nghiệm.”

Vai trò của pin trong nền kinh tế carbon thấp

Lưu trữ năng lượng và công nghệ liên quan ngày càng có tầm quan trọng khi thế giới chuyển đổi sang năng lượng xanh (green energy), năng lượng tái tạo (renewables) và nền kinh tế carbon thấp (low-carbon economy).

Công nghệ lưu trữ (storage technology) có vai trò cốt lõi trong việc đáp ứng các mục tiêu giảm phát thải (emissions reduction targets), vì nó có thể giúp truyền tải (transmit), phân phối điện (distribute electricity) và lưu trữ năng lượng (store energy) từ các nguồn tái tạo như năng lượng mặt trời (solar power) và năng lượng gió (wind power). Pin có thể giúp bù lại những lúc mặt trời không chiếu sáng hoặc gió không thổi.

Biến khối văn phòng của bạn thành một cục pin. Ảnh: Đại học Công nghệ Chalmers, Thụy Điển

Và sự phát triển của pin bê tông là một phần của cuộc trò chuyện rộng rãi hơn về cách phát triển các loại pin cải tiến và hiệu suất cao.

Thế tiến thoái lưỡng nan của pin

Vai trò của pin và công nghệ của chúng trong quá trình chuyển sang giá trị thực đang được Liên minh pin toàn cầu của Diễn đàn Kinh tế Thế giới - World Economic Forum’s Global Battery Alliance (GBA) khám phá. Vấn đề còn chưa rõ ràng và cần phải đầu tư và phát triển công nghệ nếu pin trở thành một phần cốt lõi của tương lai. Một mặt, pin cung cấp một cách tuyệt vời để lưu trữ năng lượng tái tạo, trong khi mặt khác, chúng dựa vào nguồn khoáng sản khan hiếm (scarce mineral resources) để sản xuất và khó có thể thải bỏ theo cách thân thiện với môi trường.

GBA đang khám phá cách đạt được chuỗi giá trị pin tuần hoàn và có trách nhiệm, được coi là một trong những động lực chính để thực hiện các mục tiêu khí hậu Paris (Paris climate goals) trong lĩnh vực vận tải và điện. Nó nói rằng vào năm 2030, pin có thể cho phép giảm 30% lượng khí thải carbon cần thiết trong các ngành vận tải và năng lượng; Tuy nhiên, để đạt được điều này, chuỗi giá trị pin sẽ phải mở rộng gấp 19 lần trong thập kỷ tới.

Bộ nhớ pin cũng là một lĩnh vực trọng tâm của UpLink, nền tảng của Diễn đàn Kinh tế Thế giới nhằm tạo nguồn và nâng cao các đổi mới nhằm giải quyết một số thách thức lớn nhất của thế giới.

Ngành công nghiệp bê tông cũng có một số cách để cải thiện chứng chỉ bền vững (sustainability credentials) của nó - với một bài báo trên tờ The Guardian tuyên bố rằng nếu ngành công nghiệp xi măng là một quốc gia, nó sẽ là nhà phát thải carbon dioxide lớn thứ ba trên thế giới, sau Trung Quốc và Mỹ.

Mặc dù vậy, việc biến nhà thành pin có thể là một phần của giải pháp rộng hơn để giảm lượng khí thải, với các vật liệu chức năng (functional materials) đang được yêu cầu. Và trong khi khái niệm này vẫn còn ở giai đoạn đầu, các nhà nghiên cứu của Đại học Chalmers hoàn toàn tự tin về sự đột phá của họ.

Zhang nói: “Chúng tôi có tầm nhìn trong tương lai, công nghệ này có thể cho phép toàn bộ các phần của tòa nhà nhiều tầng làm bằng bê tông chức năng (functional concrete). Xem xét rằng bất kỳ bề mặt bê tông nào cũng có thể có một lớp điện cực này nhúng vào (a layer of this electrode embedded), chúng ta đang nói về khối lượng bê tông chức năng khổng lồ.”

Fudozon dịch

Source: www.weforum.org