Nguồn năng lượng sạch: Pin làm từ cây gai dầu tốt hơn pin lithium và graphene

Vào năm 1927, xe Model T của hãng Henry Ford được sản xuất một phần từ nhựa sinh học của cây gai dầu và chạy bằng nhiên liệu sinh học làm từ cây gai dầu. Giờ đây, với những chiếc xe chạy bằng pin bắt đầu thay thế những chiếc sử dụng động cơ đốt, người ta đã phát hiện ra rằng pin gai dầu hoạt động tốt hơn tám lần so với pin lithium-ion. Vậy còn cái gì mà loài cây “ luôn bị đánh giá thấp này” không làm được?

Việc nghiên cứu để so sánh tính năng giữa hai loại pin này đang còn rất ít và với quy mô nhỏ. Chúng ta chưa thể mong chờ một tập đoàn nào đó ở thung lũng Silicon làm gì đó đột phá với phát hiện này bởi họ chỉ chủ yếu tập trung thương mại hóa những phát minh do nhà nước tài trợ. Tuy nhiên kết quả nghiên cứu về pin từ gai dầu là vô cùng hứa hẹn.

Thí nghiệm được thực hiện bởi Robert Murray Smith – người có được khá nhiều ượt theo dõi trên kênh YouTube của mình – của FWG Ltd tại Kent. Ông đã quan sát đường cong Volts Ampe của cả hai cây gai dầu và pin lithium và thấy rằng giá trị năng lượng ở tế bào gai dầu là giá trị 31 trong khi của tế bào lithium có giá trị chỉ bằng 4. Mặc dù sau thí nghiệm ông có nói là kết quả của thí nghiệm vẫn chưa chứng minh được điều gì, nhưng đồng thời sau thí nghiệm đó, ông cho thấy hiệu suất của tế bào gai dầu “tốt hơn đáng kể” so với sử dụng lithium.

Không có gì đáng ngạc nhiên, đó có lẽ là lý do tại sao ông tiến hành thí nghiệm. Vào năm 2014, các nhà khoa học ở Mỹ đã phát hiện ra rằng sợi phế thải – ‘shiv’ – từ cây gai dầu có thể được chuyển đổi thành siêu tụ điện siêu nhanh, tốt hơn so với graphene. Graphene là một vật liệu carbon tổng hợp nhẹ hơn giấy bạc nhưng có tính chống đạn, nhưng nó rất đắt để sản xuất. Phiên bản gai dầu không chỉ tốt hơn, mà lại rẻ hơn rất nhiều.

Các nhà khoa học đã “chế biến” chất xơ còn sót lại – vỏ bên trong của cây thành các ống nano carbon trong một quá trình gọi là tổng hợp thủy nhiệt. “Mọi người hỏi tôi tại sao sử dụng gai dầu? tôi trả lời tại sao không?” chia sẻ bởi tiến sĩ David Mitlin thuộc Đại học Clarkson, New York, trong một cuộc phỏng vấn với BBC: “Chúng tôi đang tạo ra các vật liệu giống như graphene với giá rẻ hơn rất nhiều so với graphene – và chúng tôi chỉ đang làm ở phần bỏ đi của cây gai dầu.

Nhóm tiến sĩ David Mitlin, đã tái chế các sợi thành siêu tụ điện, các thiết bị lưu trữ năng lượng đang biến đổi cách thức cung cấp năng lượng điện tử. Trong khi pin thông thường lưu trữ các nguồn năng lượng lớn và sạc lại rất lâu, thì các siêu tụ điện có thể nhanh chóng được sạc lại.

Điều này làm cho những loại siêu tụ điện này trở nên lý tưởng trong các ngành công nghiệp đòi hỏi năng lượng mạnh, chẳng hạn, trong ô tô điện, siêu tụ điện được sử dụng để hãm tái sinh. Ra mắt torrent này đòi hỏi các điện cực có diện tích bề mặt cao, một trong những đặc tính phi thường của graphene.

Mitlin chia sẻ rằng “với những rác thải vi sinh – bạn có thể làm được nhiều thứ từ đó” ví dụ như từ vỏ chuối, bạn có thể biến chúng thành một khối carbon dày đặc – chúng tôi gọi nó là than chì giả – và điều đó thật tuyệt vời cho pin natri-ion Nhưng nếu bạn nhìn vào sợi gai dầu thì cấu trúc của nó ngược lại – nó tạo ra các tấm có diện tích bề mặt cao – và điều đó rất có lợi cho các siêu tụ điện.

Khi vỏ cây đã được chế biến, “bạn hòa tan lignin và các chất hemiaellulose, và nó sẽ tạo ra được ống nano carbon này – một cấu trúc giả graphene”. Bằng cách chế tạo các tấm này thành các điện cực và thêm chất lỏng ion làm chất điện phân. Team của ông đã tạo ra được tấm siêu tụ điện có thể hoạt động ở một phạm vi rộng của nhiệt độ và mật độ năng lượng cao.

Tạp chí đánh giá của Mitlin xếp hạng thiết bị siêu tụ điện này tốt hơn tất cả các sản phẩm, thiết bị thương mại được làm từ graphene hiện nay. “Chúng hoạt động xuống 0C và hiển thị một số tổ hợp năng lượng tốt nhất được báo cáo trong tài liệu cho bất kỳ carbon nào”, ông nói thêm. “Ví dụ, ở mật độ năng lượng cao là 20 kW / kg (kilowatt mỗi kg) và nhiệt độ là 20, 60 và 100 độ C, mật độ năng lượng lần lượt là 19, 34 và 40 Wh / kg (watt-giờ / kg), mật độ năng lượng của chúng được sạc lại lên tới 12 Wh / kg – và thời gian sạc thì nhanh hơn 6s./Vào cuối năm 2018, công ty xe máy điện Alternet có trụ sở tại Texas tuyên bố rằng họ đang hợp tác với Mitlin để làm acqui cho xe máy cho công ty con ReVolt Electric Motorbike.

Vị vậy, điều này đã dần sáng tỏ. Nếu chúng ta đã biết rằng, chúng ta không cần sử dụng nhiên liệu hóa thạch đang hủy hoại khí hậu của hành tinh, vì nhiên liệu sinh học từ cây gai dầu cho thấy kết quả khả thi và rất bảo vệ môi trường thì bây giờ chúng ta  biết thêm một điều nữa là chúng ta không cần phải sử dụng hay khai thác lithium và các vật liệu được sử dụng trong pin – gây hại cho môi trường. Đối với dạng năng lượng mới này, chúng ta hoàn có thể trồng chúng. Cây gai dầu thực sực là giải pháp bảo vệ thế thời và cung cấp năng lượng.

Nguồn: https://ukcsc.co.uk/

Dịch giả: Hue Narry

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *