Bướm trên bảng điều khiển năng lượng mặt trời. Ảnh tín dụng: Người yêu (cc 2.0)

Một loại pin được làm bằng urê, thường được tìm thấy trong phân bón và nước tiểu của động vật có vú, có thể cung cấp một cách lưu trữ năng lượng chi phí thấp được sản xuất thông qua năng lượng mặt trời hoặc các dạng năng lượng tái tạo khác để tiêu thụ trong giờ nghỉ.

Pin không bắt lửa và chứa các điện cực được làm từ nhôm và than chì dồi dào. Thành phần chính của chất điện phân, urê, đã được sản xuất công nghiệp bởi tấn cho phân bón thực vật.

Vì vậy, về cơ bản, những gì bạn có là một pin được làm bằng một số vật liệu rẻ nhất và phong phú nhất bạn có thể tìm thấy trên Trái đất. Và nó thực sự có hiệu suất tốt, ném cho biết Hongjie Dai, giáo sư hóa học tại Đại học Stanford. Ai có thể nghĩ rằng bạn có thể sử dụng than chì, nhôm, urê và thực sự tạo ra một loại pin có thể quay vòng trong một thời gian khá dài?

Ở 2015, phòng thí nghiệm của Dai là người đầu tiên chế tạo pin nhôm có thể sạc lại. Hệ thống này được sạc trong chưa đầy một phút và kéo dài hàng ngàn chu kỳ phóng điện. Phòng thí nghiệm đã hợp tác với Viện nghiên cứu công nghệ công nghiệp Đài Loan (ITRI) để cung cấp năng lượng cho một chiếc xe máy với phiên bản cũ hơn này, có một nhược điểm lớn: nó liên quan đến một chất điện phân đắt tiền.

Phiên bản mới nhất bao gồm chất điện phân dựa trên urê và rẻ hơn khoảng 100 lần so với mẫu 2015, với hiệu suất cao hơn và thời gian sạc là 45 phút. Đây là lần đầu tiên urê được sử dụng trong pin.

Dai nói, sự khác biệt về chi phí giữa hai loại pin là “như ban đêm và ban ngày”. Các phát hiện xuất hiện trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia.

Không giống như năng lượng có nguồn gốc từ nhiên liệu hóa thạch, năng lượng mặt trời về cơ bản chỉ có thể được khai thác khi mặt trời chiếu sáng. Một bảng điều khiển năng lượng mặt trời bơm năng lượng vào lưới điện trong giờ ban ngày. Nếu năng lượng đó không được tiêu thụ ngay lập tức, nó sẽ bị mất dưới dạng nhiệt.

Khi nhu cầu về các công nghệ tái tạo tăng lên, thì nhu cầu về pin hiệu quả, rẻ tiền cũng phải dự trữ năng lượng để giải phóng vào ban đêm. Pin ngày nay, như pin lithium-ion hoặc axit chì, rất tốn kém và có tuổi thọ hạn chế.

Pin mới có thể cung cấp một giải pháp cho vấn đề lưu trữ của lưới điện, ứng cử viên tiến sĩ Michael Angell nói. "Nó rẻ. Đó là hiệu quả. Lưu trữ lưới là mục tiêu chính.

Lưu trữ lưới cũng là mục tiêu thực tế nhất, vì chi phí thấp, hiệu quả cao và tuổi thọ dài của pin, Angell nói. Một loại hiệu quả, được gọi là hiệu suất Coulombic, là phép đo mức độ sạc của pin trên mỗi đơn vị điện tích mà nó mất trong quá trình sạc. Hiệu suất Coulombic cho pin này là phần trăm 99.7 cao.

Mặc dù cũng hiệu quả, pin lithium-ion thường được tìm thấy trong các thiết bị điện tử nhỏ và các thiết bị khác có thể dễ cháy. Ngược lại, pin urê dễ cháy và do đó ít rủi ro hơn.

Tôi sẽ cảm thấy an toàn nếu pin dự phòng trong nhà được làm bằng urê mà ít có khả năng gây cháy, theo ông Dai Dai.

Để đáp ứng nhu cầu lưu trữ lưới điện, pin thương mại sẽ cần kéo dài ít nhất mười năm. Bằng cách điều tra các quá trình hóa học bên trong pin, Angell hy vọng sẽ kéo dài tuổi thọ của nó.

Triển vọng đầy hứa hẹn. Trong phòng thí nghiệm, các pin ion nhôm dựa trên urê này có thể trải qua khoảng chu kỳ sạc 1,500 với thời gian sạc 45 phút.

Với bộ pin này, giấc mơ về năng lượng mặt trời sẽ được lưu trữ trong mọi tòa nhà và mọi nhà, theo ông Dai Dai. Có lẽ nó sẽ thay đổi cuộc sống hàng ngày. Chúng tôi không biết.

Bằng sáng chế của pin đã được cấp phép cho AB Systems, được thành lập bởi Dai. Một phiên bản thương mại hiện đang được phát triển.

Nguồn bài viết

Jackie Flynn cho Đại học Stanford

Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, Kế hoạch 3.0 tài năng mạng toàn cầu, Bộ Giáo dục Đài Loan và Dự án học giả Taishan đã tài trợ cho công việc này.

Sách liên quan

at Thị trường InnerSelf và Amazon