Đã hết tiền - một lần nữa?! fizkes / Shutterstock.com

Tại sao pin chết? Và, tại sao chúng chỉ có thể được sạc lại nhiều lần trước khi chúng không giữ được một khoản phí hữu ích? Con trai nhỏ của tôi đã hỏi tôi về những năm trước đây khi chiếc ô tô đồ chơi chạy bằng pin của nó ngừng di chuyển, tự hỏi về cái mà nó gọi là pin vĩnh cửu. Màn hình nhấp nháy.

Nghiên cứu, giống như của tôi, tiếp tục trên khắp thế giới để làm cho pin sạc nhanh hơn, lâu hơn và có thể được sạc và xả nhiều lần hơn so với ngày nay. Nhưng nhiều như bạn và tôi muốn, không thể tạo ra một cục pin thực sự vĩnh cửu. Tôi đã dạy nhiệt động lực học trong hơn 30 năm. Cho đến nay, không có gì cho thấy chúng ta có thể phá vỡ các định luật cơ bản của khoa học để có được loại pin khó nắm bắt đó.

Các nhà khoa học và kỹ sư về pin gọi vấn đề chính là khả năng làm mờ dần. Những người thường xuyên thắc mắc về nó với những câu hỏi như Tại sao pin của tôi không sạc được?

Đó là kết quả của định luật thứ hai của nhiệt động lực học, trong đó tuyên bố rằng bất cứ khi nào một quá trình thực sự xảy ra, nó sẽ tạo ra một lượng năng lượng lãng phí nhất định trên đường đi mà không bao giờ có thể được phục hồi. Bất cứ khi nào pin được sạc hoặc xả, sẽ có một chút năng lượng bị lãng phí - một chút dung lượng bị lãng phí trong pin không thể phục hồi được.

Để hình dung cách thức hoạt động của nó, hãy nghĩ về việc sử dụng pin như chuyển nước giữa hai cốc. Sử dụng pin giống như đổ nước từ cốc này sang cốc kia và sạc pin liên quan đến việc đổ nước trở lại cốc đầu tiên. Ngay cả khi bạn làm điều đó một hoặc hai lần mà không làm đổ một giọt, luôn có một chút nhỏ còn sót lại trong mỗi cốc mà bạn không thể rót ra.

Luôn có ít nhất một chút dư thừa

{youtube}https://youtu.be/pVbaRYoSBYk{/youtube}

Bây giờ hãy tưởng tượng đổ qua lại hàng trăm hoặc thậm chí hàng nghìn lần trong khoảng thời gian hai hoặc ba năm (đối với pin điện thoại di động) hoặc 10 đến 20 năm (đối với xe điện). Theo thời gian, tất cả hàng ngàn thứ nhỏ và lớn bị hỏng cộng với khá nhiều nước sẽ bị mất. Thậm chí làm đổ một giọt nước hầu như không nhìn thấy - nói một phần mười của mililit - cộng lại thành toàn bộ một lít nếu nó xảy ra 10,000 lần. Điều đó thậm chí không bao gồm khả năng một cốc bị hỏng theo một cách nào đó làm mất nhiều nước hơn - như làm rò rỉ hoặc nóng lên và gây ra sự bốc hơi.

Giống như nước chắc chắn bị mất khi rót từ cốc này sang cốc khác, cần nhiều năng lượng hơn để sạc pin hơn so với thực tế, và ít năng lượng đi ra hơn là được lưu trữ trong đó. Tỷ lệ năng lượng lãng phí so với năng lượng dự trữ tăng theo thời gian.

Trên thực tế, bạn càng sử dụng pin, năng lượng càng bị lãng phí và pin càng sớm đạt đến điểm chết và không thể sạc lại một cách hữu ích. Tôi và những người khác là nghiên cứu các cách để các chu trình nạp-xả đó hoạt động trơn tru hơn để giảm lượng chất thải, nhưng định luật nhiệt động lực học thứ hai sẽ luôn đảm bảo rằng không có cách nào để loại bỏ hoàn toàn.

Giới thiệu về Tác giả

Steve W. Martin, Giáo sư Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu, Đại học bang Iowa

Bài viết này ban đầu được xuất bản vào Conversation. Đọc ban đầu bài viết.

Sách liên quan

at Thị trường InnerSelf và Amazon