Các nguồn năng lượng tái tạo và không liên tục như năng lượng gió và mặt trời luôn cần có các giải pháp sáng tạo để lưu trữ. Pin muối nóng chảy là giải pháp tiềm năng vượt trội hơn pin lithium, nhưng cũng có những hạn chế nhất định. Các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Sandia, Hoa Kỳ đã đưa ra một thiết kế pin muối nóng chảy không chỉ có chi phí sản xuất thấp, mà còn lưu trữ được nhiều năng lượng hơn so với các phiên bản hiện có. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Cell Reports Physical Science.

Mẫu pin muối nóng chảy mới tại phòng thí nghiệm

Lưu trữ nguồn điện năng lớn hiệu quả với chi phí thấp đủ để cung cấp cho toàn thành phố là công việc khó khăn. Công nghệ pin lithium đắt đỏ dù có nhiều thế mạnh, nhưng cũng không thể sử dụng trong trường hợp này. Pin muối nóng chảy là giải pháp hiệu quả về chi phí, sử dụng các điện cực được duy trì ở trạng thái nóng chảy nhờ nhiệt độ cao. Đó là khía cạnh mà các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Sandia tập trung nghiên cứu để thay đổi.

Leo Small, trưởng nhóm nghiên cứu cho biết: “Chúng tôi đang nghiên cứu để giảm nhiệt độ hoạt động của pin natri nóng chảy xuống mức thấp nhất có thể. Để tiết kiệm toàn bộ chi phí đi kèm với việc giảm nhiệt độ của pin, bạn có thể sử dụng các vật liệu giá rẻ. Pin cần cách điện ít hơn và hệ thống dây kết nối tất cả các pin có thể mỏng hơn rất nhiều". Ở dạng thương mại, đây chính là pin natri-lưu huỳnh, thường hoạt động ở nhiệt độ 270 - 350 độ C.

Thiết kế pin mới bao gồm kim loại natri lỏng được đặt ở mặt sau của vật liệu phân tách bằng gốm cùng với một hỗn hợp chất lỏng mới từ natri iodua và gali clorua, được gọi là catholyte. Khi pin giải phóng điện, các phản ứng hóa học xảy ra, tạo nên các ion natri và điện tử đi qua vật liệu phân tách có tính chọn lọc cao và tạo ra muối iotua nóng chảy ở mặt bên kia.

Pin natri-lưu huỳnh mới được chứng minh có khả năng hoạt động ở nhiệt độ chỉ 110 độ C và đã trải qua hơn 400 lần sạc và xả sạc trong tám tháng thử nghiệm tại lab. Hơn nữa, pin hoạt động ở mức điện áp 3,6 V, cao hơn khoảng 40% pin muối nóng chảy thương mại. Pin còn lưu trữ nhiều năng lượng hơn.

Các nhà khoa học hiện đang tính đến việc giảm giá thành của pin thông qua thay thế gali clorua, đắt gấp khoảng 100 lần muối ăn. Công nghệ mới an toàn và không gây nguy cơ cháy nổ, sẽ được thương mại hóa trong vòng từ 5-10 năm tới.

N.P.D (NASATI), theo https://newatlas.com/energy/molten-salt-battery-grid-scale-storage-low-temp/, 21/7/2021