Pin lưu trữ năng lượng tái tạo với công nghệ in 3D gia tăng hiệu quả và giảm chi phí

Tại Đại học Queen's Belfast (QUB), nhóm nghiên cứu đã tạo ra loại pin chảy (flow battery) sử dụng sắt thay cho vanadi thông thường với chi phí tiết kiệm và nguồn nguyên liệu dễ tiếp cận hơn. Flow battery là thiết bị lưu trữ năng lượng dưới dạng chất lỏng, khác biệt so với pin lithium-ion sử dụng điện cực rắn, giúp giữ nguồn năng lượng tái tạo khi không có gió hay ánh nắng.

Tiến sĩ Hugh O'Connor – nhà nghiên cứu sau tiến sĩ – đã bắt đầu tự thiết kế và in 3D pin chảy khi cần một thiết bị phục vụ luận án tiến sĩ. Ông nhận thấy chi phí để mua pin thương mại có thể lên đến 2.000-3.000 bảng Anh, nên đã tập trung cải tiến bản mẫu với nhiều lần thử nghiệm và điều chỉnh, cuối cùng thu được sản phẩm có hiệu quả cao và chi phí chỉ khoảng 74 bảng Anh cho từng cell pin.

Khác với xu hướng thương mại hóa thông thường, nhóm chuyên gia tại QUB quyết định công bố miễn phí thiết kế pin và cung cấp hướng dẫn lắp ráp chi tiết theo phong cách "hướng dẫn IKEA" để giúp các nhà nghiên cứu trên toàn thế giới dễ dàng tái tạo thiết bị của họ. Điều này nhằm tạo điều kiện cho việc chuẩn hóa và tăng tính ổn định trong nghiên cứu liên quan đến pin chảy, vốn đang gặp hạn chế do thiết bị có chi phí đắt và nguồn nguyên liệu hạn chế như vanadi chỉ sản xuất ở một số nơi trên thế giới.

Nhà nghiên cứu QUB Josh Bailey, đang dẫn đầu các dự án quốc tế áp dụng mẫu pin của O'Connor, khẳng định việc sử dụng thiết bị đồng bộ giúp tăng cường khả năng so sánh và tái lập kết quả nghiên cứu, từ đó đẩy nhanh quá trình ứng dụng công nghệ pin chảy trong lưu trữ năng lượng tái tạo hướng tới mục tiêu net zero năm 2050.

Trong bối cảnh năng lượng tái tạo ngày càng phổ biến, như việc các nguồn năng lượng tái tạo đã cung cấp nhiều điện hơn than đá trên toàn cầu năm vừa qua, nhu cầu lưu trữ năng lượng hiệu quả càng trở nên thiết yếu để đảm bảo cung cấp điện ổn định khi thời tiết không thuận lợi. Flow battery có tiềm năng đáp ứng yêu cầu này nhưng bị hạn chế bởi chi phí cao và khó khai thác nguồn nguyên liệu vanadi.

Các nhà nghiên cứu tại QUB hiện đang thử nghiệm mở rộng quy mô pin chảy với các tổ hợp cell lớn hơn, nhằm đánh giá hiệu quả của công nghệ khi áp dụng thực tế trong công nghiệp năng lượng. Nghiên cứu này hứa hẹn thúc đẩy sự phát triển giải pháp lưu trữ năng lượng bền vững, góp phần quan trọng vào sự chuyển đổi năng lượng toàn cầu.

Bài viết được biên tập với sự hỗ trợ của công cụ trí tuệ nhân tạo (AI), tổng hợp từ các nguồn tin dẫn bên dưới và đã qua kiểm duyệt của toà soạn Quang Minh Việt Nam.