Bên trong điện thoại di động hiện đại là hàng tỷ công tắc nano làm chức năng bật và tắt, cho phép điện thoại hoạt động. Các công tắc này được gọi là bóng bán dẫn, được điều khiển bởi tín hiệu điện truyền qua một pin duy nhất. Cấu hình này của pin cung cấp điện năng cho nhiều linh kiện phù hợp cho các công nghệ hiện nay, nhưng vẫn cần được cải tiến. Mỗi lần tín hiệu được dẫn từ pin đến một linh kiện nào đó, thì phần nào năng lượng sẽ bị mất đi trên hành trình di chuyển. Kết hợp mỗi linh kiện với một pin riêng sẽ là thiết lập tốt hơn nhiều để giảm thiểu tổn thất năng lượng và tăng tối đa tuổi thọ pin. Tuy nhiên, trong thế giới công nghệ hiện nay, pin có kích thước không đủ nhỏ để có thể làm được điều này.

Giờ đây, các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã đi đầu trong việc chế tạo pin hydro nano sử dụng công nghệ tách nước. Với loại pin này, các nhà khoa học đặt mục tiêu cung cấp một lần sạc nhanh, kéo dài tuổi thọ và gây lãng phí ít năng lượng. Ngoài ra, pin tương đối dễ chế tạo ở nhiệt độ phòng và thích ứng vật lý với các nhu cầu về cấu trúc độc đáo.

"Pin là một trong những vấn đề lớn nhất mà chúng tôi gặp phải tại Phòng thí nghiệm", Raoul Ouedraogo, trưởng dự án nghiên cứu nói. "Mọi người đều quan tâm đến việc thu nhỏ cảm biến còn kích thước của sợi tóc người. Chúng tôi có thể chế tạo những loại cảm biến đó, nhưng may mắn đã tìm thấy một pin nhỏ. Pin hiện tại có thể tròn như pin cúc áo, có hình dạng ống hoặc mỏng nhưng cỡ centimet. Nếu chúng ta có thể đặt pin riêng vào bất cứ hình dạng nào với chi phí thấp, nó sẽ mở ra nhiều ứng dụng".

Pin tăng điện tích bằng cách tương tác với các phân tử nước có trong không khí xung quanh. Khi một phân tử nước tiếp xúc với phần kim loại phản ứng bên ngoài pin, nó bị phân tách thành các bộ phận cấu thành, bao gồm một phân tử oxy và hai phân tử hydro. Các phân tử hydro bị mắc kẹt bên trong pin, có thể được lưu trữ cho đến khi sẵn sàng được sử dụng. Ở trạng thái này, pin được "sạc". Để giải phóng điện tích, phản ứng được đảo ngược. Các phân tử hydro di chuyển trở lại qua phần kim loại phản ứng của pin và kết hợp với oxy trong không khí xung quanh.

Cho đến nay, các nhà nghiên cứu đã chế tạo được pin dày 50 nanomet mỏng hơn sợi tóc người. Nhóm nghiên cứu cũng đã chứng minh diện tích của pin có thể được thu nhỏ từ vài centimet đến cỡ nanomet. Khả năng mở rộng kích thước này cho phép pin có thể dễ dàng được tích hợp gần các bóng bán dẫn ở cấp độ nano và vi mô hoặc gần các thành phần và cảm biến ở cấp độ milimet và centimet.

"Một tính năng hữu ích của công nghệ này là các lớp oxit và kim loại có thể được mô phỏng rất dễ dàng thành các dạng hình học tùy chỉnh ở quy mô nanomet, tạo thuận lợi cho việc chế tạo các mẫu pin phức tạp cho nhiều ứng dụng cụ thể hoặc lắng đọng chúng trên các chất nền dẻo", Annie Weathers, đồng tác giả nghiên cứu nói.

Pin cũng đã được chứng minh mật độ năng lượng lớn hơn hai bậc so với hầu hết các loại pin hiện nay. Mật độ năng lượng cao có nghĩa là sản lượng điện cao hơn trên mỗi thể tích của pin.

Hiện nay, các kỹ thuật tách nước được sử dụng để sản xuất hydro đáp ứng nhu cầu của ngành công nghiệp trên quy mô lớn. Đây là dự án đầu tiên áp dụng kỹ thuật tách nước để chế tạo pin ở quy mô nhỏ hơn nhiều.

N.P.D (NASATI), theo https://techxplore.com/news/2019-04-b Pin-water-splspl-t Technology-core.html, 15/4/2019