Trung Quốc công bố loại pin '2 trong 1' kỳ lạ có thể tự hút nắng, tự tích điện

Thông thường, để khai thác năng lượng mặt trời, chúng ta cần một hệ thống khá cồng kềnh gồm các tấm pin quang điện (để thu năng lượng) kết nối qua dây dẫn đến một bộ pin lưu trữ riêng biệt (để tích điện). Tuy nhiên, rào cản này đang dần bị xóa bỏ nhờ công trình nghiên cứu mới nhất từ Đại học Công nghệ Nam Kinh (tỉnh Giang Tô, Trung Quốc).

Công nghệ "nhốt" ánh sáng vào bình hóa chất

Đội ngũ các nhà khoa học đã phát triển thành công loại pin dòng oxy hóa khử năng lượng mặt trời (SRFB). Điểm đột phá của công nghệ này nằm ở chỗ nó tích hợp cả quá trình hấp thụ ánh sáng và lưu trữ năng lượng vào trong một hệ thống điện hóa duy nhất.

Thay vì chuyển đổi ánh sáng thành điện rồi mới nạp vào pin như cách truyền thống, thiết kế mới cho phép ánh sáng mặt trời trực tiếp kích hoạt các phản ứng hóa học trong chất điện phân tuần hoàn. Năng lượng được lưu trữ dưới dạng hóa năng ngay lập tức mà không cần đi qua lưới điện trung gian.

Để giải quyết bài toán hóc búa về độ bền và hiệu suất, nhóm nghiên cứu đã sử dụng các hợp chất hữu cơ dựa trên anthraquinone. Cụ thể, họ kết hợp các cặp oxy hóa khử đặc biệt với một điện cực quang silicon vô định hình ba lớp tiếp giáp.

Minh họa quy trình hoạt động của công nghệ pin mặt trời Trung Quốc mới.

Ông Chengyu He, tác giả của nghiên cứu, chia sẻ: "Trước đây, các thiết bị tương tự thường gặp vấn đề về sự ăn mòn điện cực và tính không ổn định, dẫn đến hiệu suất thấp. Thiết kế mới của chúng tôi đã khắc phục được điều này bằng cách cải thiện khả năng tương thích hóa học giữa các thành phần".

Hiệu suất đầy hứa hẹn cho tương lai

Trong các thử nghiệm thực tế dưới ánh sáng mô phỏng (tương đương ánh sáng mặt trời), thiết bị này đã hoàn thành hơn 10 chu kỳ sạc - xả mà không cần bất kỳ nguồn điện nào từ bên ngoài.

Kết quả ban đầu cho thấy hệ thống đạt hiệu suất chuyển đổi từ năng lượng mặt trời sang điện năng là 4,2%. Mặc dù con số này có vẻ khiêm tốn so với các tấm pin thương mại hiện nay, nhưng đối với một hệ thống tích hợp "tất cả trong một" sử dụng công nghệ dòng chảy oxy hóa khử, đây là một bước tiến đáng kể.

Hình minh họa.

Nhóm nghiên cứu khẳng định, thành công này đã "mở đường cho sự tiến bộ liên tục của các công nghệ chuyển đổi năng lượng mặt trời thành hóa năng". Nghiên cứu hiện đã được công bố trên tạp chí khoa học uy tín Electrochimica Acta, đánh dấu một cột mốc quan trọng trong nỗ lực đơn giản hóa việc thu giữ và lưu trữ năng lượng xanh của nhân loại.

An An - Interesting Engineering