Nhóm nghiên cứu do TS Shenlong Zhao từ Trường Kỹ thuật Hóa học và Sinh học phân tử thuộc trường Đại họcSydney đã phát triển một loại pin mới, được chế tạo bằng phương pháp sử dụng natri-lưu huỳnh—một loại muối nóng chảy có thể được chế biến từ nước biển, có chi phí sản xuất thấp hơn nhiều so với lithium-ion.

 Hệ thống pin lưu trữ năng lượng tái tạo của Úc. Ảnh Đại học Sydney

Mặc dù pin natri-lưu huỳnh (Na-S) đã có hơn nửa thế kỷ, nhưng loại pin này vẫn là một giải pháp thay thế kém chất lượng, việc sử dụng rộng rãi bị hạn chế do công suất năng lượng thấp và vòng đời ngắn.

Nhóm nghiên cứu quốc tế đã sử dụng quy trình nhiệt phân đơn giản và những điện cực trên cơ sở carbon tăng cường khả năng phản ứng của lưu huỳnh và khả năng đảo ngược phản ứng giữa lưu huỳnh và natri. Pin natri-lưu huỳnh do các nhà nghiên cứu chế tạo không còn phản ứng chậm chạp, kém chất chất lượng mà thể hiện công suất siêu cao và vòng đời dài ở nhiệt độ phòng.

Các nhà nghiên cứu cho biết, pin Na-S là một giải pháp thay thế nhiều năng lượng hơn và ít độc hại hơn so với pin lithium-ion, mặc dù pin lithium – ion sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử và lưu trữ năng lượng, nhưng chi phí sản xuất cao và công nghệ tái chế rất đắt.

Pin Na-S của nhóm nghiên cứu do TS Zhao dẫn đầu được thiết kế đặc biệt để cung cấp giải pháp hiệu suất cao cho những hệ thống lưu trữ năng lượng tái tạo lớn, cung cấp cho lưới điện đồng thời giảm đáng kể chi phí vận hành.

Theo Hội đồng Năng lượng Sạch của Úc, năm 2021, 32,5% điện năng của Úc được cung cấp từ các nguồn năng lượng sạch và lĩnh vực năng lượng này đang tăng tốc. Lưu trữ năng lượng tại hộ gia đình cũng đang phát triển. Một báo cáo gần đây cho biết, có 33,000 pin lưu trữ hộ gia đình, một con số kỷ lục đã được lắp đặt năm 2021.

TS Zhao, trưởng nhóm nghiên cứu tuyên bố: " Pin natri-lưu huynh của chúng tôi có khả năng giảm đáng kể chi phí trong khi cung cấp dung lượng lưu trữ gấp 4 lần. Đây là một bước đột phá quan trọng để phát triển năng lượng tái tạo, mặc dù pin giúp giảm chi phí trong khai thác sử dụng lâu dài. Hiện loại pin mới này vẫn có một số trở ngại tài chính để có thể nhanh chóng đưa ra thị trường".

"Để đối phó với tình huống thiếu ánh nắng mặt trời và gió yếu, ngành năng lượng cần các giải pháp lưu trữ chất lượng cao không gây hại cho môi trường Trái đất và có thể dễ dàng truy cập ở cấp địa phương hoặc khu vực xa xôi. Chúng tôi hy vọng, bằng giải pháp cung cấp công nghệ mới giúp giảm chi phí, thế giới có thể nhanh chóng đạt được mục tiêu sử dụng năng lượng sạch. Khi chúng ta có thể khử carbon càng nhanh, càng có nhiều cơ hội hạn chế sự nóng lên toàn cầu.”

"Những giải pháp lưu trữ được chế tạo, sử dụng những nguồn tài nguyên dồi dào như natri có thể chế biến từ nước biển cung cấp khả năng đảm bảo an ninh năng lượng trên quy mô rộng lớn, giúp nhiều quốc gia tham gia vào quá trình chuyển đổi sang năng lượng sạch nhằm đạt được trạng thái không carbon."

Pin quy mô phòng thí nghiệm (pin cion) được chế tạo và thử nghiệm thành công tại cơ sở kỹ thuật hóa học của Đại học Sydney. Các nhà nghiên cứu hiện có kế hoạch hoàn thiện và thương mại hóa các pin đóng gói cấp độ Ah, được chế tạo gần đây.

Công trình nghiên cứu có sự tham gia của các nhà khoa học từ Đại học Sydney, Đại học Wollongoning, Đại học Trùng Khánh, Đại học Adelaide, Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc và Học viện Khoa học Trung Quốc. Báo cáo khoa học được xuất bản trên tạp chí Advanced Materials.