Đột phá trong công nghệ lưu trữ: Nhật Bản phát triển pin sạc uranium đầu tiên

Các nhà nghiên cứu Nhật Bản vừa chế tạo thành công một loại pin sạc sử dụng uranium. Hình minh họa

Công nghệ lưu trữ mới từ sản phẩm phụ của ngành hạt nhân

Viện Năng lượng Nguyên tử Nhật Bản vừa công bố phát triển thành công pin sạc sử dụng uranium làm vật liệu hoạt tính để lưu trữ năng lượng. Dự án do Trung tâm Phát triển NXR thuộc Viện Nghiên cứu Khoa học Hạt nhân đứng đầu, nhằm chuyển đổi lượng uranium nghèo đang tồn trữ tại Nhật Bản thành nguồn năng lượng hữu ích. Bằng sáng chế liên quan đã được đăng ký vào ngày 29/11/2024 với số hiệu JP2024-209096.

Giải pháp lưu trữ từ phế phẩm hạt nhân

Uranium nghèo là sản phẩm phụ từ quá trình làm giàu nhiên liệu hạt nhân, không thể sử dụng trong các lò phản ứng nước nhẹ hiện nay. Nhật Bản hiện đang lưu trữ khoảng 16.000 tấn uranium nghèo.

Từ đầu những năm 2000, các nhà khoa học đã nghiên cứu khả năng ứng dụng uranium nghèo trong chế tạo pin, tuy nhiên chưa có bằng chứng thực nghiệm nào được công bố cho đến nay.

Loại pin mới được thiết kế với uranium làm cực âm và sắt làm cực dương, đạt điện áp 1,3 volt, gần bằng pin kiềm tiêu chuẩn. Qua thử nghiệm 10 chu kỳ sạc - xả, pin cho thấy độ ổn định cao, mở ra tiềm năng cho các ứng dụng thực tế.

Hướng tới tích hợp trong hệ thống năng lượng tái tạo

Sự biến động của nguồn điện từ năng lượng tái tạo như điện mặt trời và điện gió đòi hỏi các giải pháp lưu trữ để ổn định nguồn cung. Pin uranium có tiềm năng giải quyết vấn đề này nếu dung lượng được cải thiện, đặc biệt nhờ công nghệ pin dòng oxi hóa khử. Công nghệ cho phép điện phân lưu thông liên tục và sử dụng điện cực chuyên biệt để tăng dung lượng lưu trữ và kéo dài thời gian hoạt động.

Trong bối cảnh nhu cầu về công nghệ lưu trữ năng lượng ngày càng tăng, việc khai thác một nguồn tài nguyên có sẵn và chưa được tận dụng mang lại lợi ích kép: vừa giải quyết vấn đề tồn trữ uranium nghèo, vừa đảm bảo an ninh năng lượng trong quá trình chuyển đổi sang năng lượng sạch.

Lộ trình nghiên cứu và triển vọng công nghiệp

Giai đoạn tiếp theo sẽ tập trung vào thử nghiệm ở quy mô thí điểm và tối ưu hóa thiết kế tế bào pin cho ứng dụng công nghiệp. Hiện tại, công nghệ này chưa sẵn sàng để thương mại hóa, nhưng đã đánh dấu một bước tiến quan trọng trong việc tận dụng phế phẩm hạt nhân. Khả năng thương mại hóa pin này sẽ phụ thuộc vào các yếu tố như độ an toàn, khả năng hoạt động bền bỉ qua nhiều chu kỳ sạc - xả, cũng như chi phí tích hợp vào hệ thống năng lượng hiện có.

Nh.Thạch

AFP