Trong bối cảnh biến đổi khí hậu toàn cầu và thiếu hụt năng lượng hiện nay, vấn đề lưu trữ và quản lý điện năng đang trở nên ngày càng khẩn cấp. Nhưng các thiết bị lưu trữ năng lượng hiện tại như pin sạc và siêu tụ điện thường có kết cấu phức tạp với các chất điện phân lỏng, khó tăng công suất và chi phí sản xuất thường rất cao.
Nắm bắt được vấn đề này, tiến sĩ Xie và các nhà nghiên cứu thuộc Đại học Quốc gia Singapo đã phát triển loại màng lưu trữ năng lượng đầu tiên trên thế giới.
Loại màng mới này không chỉ có chi phí sản xuất thấp mà còn hiệu quả trong việc cung cấp năng lượng và thân thiện với môi trường. Để chế tạo màng này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng polyme polystyren (PS) tạo thành một màng mềm, có thể gập lại. Khi kẹp màng này giữa hai tấm kim loại và nạp điện, nó có thể lưu trữ điện tích ở mức 0,2 fara/cm2. Mức tích điện này cao hơn giới hạn trên thông thường của một tụ điện tiêu chuẩn (1 microfara/cm2). Nhờ đó, nếu sử dụng màng này thì chi phí lưu trữ năng lượng cũng giảm mạnh. Với màng lưu trữ năng lượng mới này, chi phí lưu trữ năng lượng chỉ khoảng 0,62 USD/fara so với khoảng 7 USD/fara khi lưu trữ bằng công nghệ dựa trên chất điện phân lỏng hiện tại. Điều này có nghĩa là: Khi sử dụng màng polystyren, chi phí năng lượng sẽ là 10-20 Wh/USD, còn khi sử dụng pin ion liti thì chi phí năng lượng là khoảng 2,5 Wh/USD.
Tiến sĩ Xie cho biết, so với các loại pin sạc và siêu tụ điện thì màng nhựa PS này có cấu trúc rất đơn giản và chi phí chế tạo thấp. Hơn nữa, hiệu suất của màng nhựa PS này cao hơn những loại pin sạc như pin ion liti, ắc quy chì – axit và các loại siêu tụ điện.
Màng nhựa PS nói trên có thể được sử dụng trong xe ôtô lai (sử dụng kết hợp điện – xăng) để lưu trữ và cung cấp năng lượng, do đó giúp nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng và giảm phát thải CO2.
Ngoài ra, màng này cũng có thể được tích hợp vào các tấm pin năng lượng Mặt Trời và tuabin gió để lưu trữ và quản lý năng lượng hiệu quả hơn. Năng lượng từ các nguồn này thường không ổn định do phụ thuộc vào các yếu tố tự nhiên. Nếu sử dụng màng PS có thể lưu trữ năng lượng dư thừa và cung cấp điện vào những thời điểm mà các nguồn tự nhiên không cung cấp đủ năng lượng, ví dụ ban đêm.
Nhóm nghiên cứu hiện đang tìm kiếm cơ hội hợp tác với các nhà đầu tư để thương mại hóa loại màng PS độc quyền này.
Phạm Huệ
Nguồn Tạp chí Hóa học & Công nghiệp Hóa chất (Vinachem)
