Loại công nghệ lưu trữ năng lượng ở trung tâm của nghiên cứu này được gọi là pin muối nóng chảy. Chúng đã tồn tại hơn 50 năm dưới nhiều hình thức khác nhau và được coi là giải pháp lưu trữ quy mô lưới cho năng lượng tái tạo do chi phí thấp và sử dụng các vật liệu phổ biến sẵn có.
Các thiết bị này sử dụng muối nóng chảy làm chất điện phân, là dung dịch mang điện tích giữa hai điện cực của pin là cực âm và cực dương. Giữ bình điện phân ở nhiệt độ cao giữ cho muối ở trạng thái nóng chảy và thấy nó chảy như chất lỏng, nhưng ở nhiệt độ phòng nó trở thành chất rắn. Nhóm PNNL đã tận dụng các thuộc tính này để tạo ra thứ được mô tả là pin ngủ đông dựa trên nhiệt độ.
Thiết bị này bao gồm một cực dương bằng nhôm và cực âm bằng niken, được ngâm trong chất điện phân muối nóng chảy có pha lưu huỳnh để tăng thêm công suất. Pin được sạc bằng cách làm nóng nó đến 180 ° C (356 ° F), tức là các ion chảy qua chất điện phân lỏng để tạo ra năng lượng hóa học. Làm lạnh pin đến nhiệt độ phòng làm đông đặc chất điện phân và đóng băng các ion tại chỗ, khóa năng lượng cho đến khi pin được hâm nóng để năng lượng chạy trở lại.
Vì lý do này, các nhà khoa học còn gọi thiết bị này là "pin đóng băng" và mặc dù nguyên mẫu chỉ có kích thước bằng một quả bóng khúc côn cầu, nhưng họ vẫn lạc quan về tiềm năng mở rộng quy mô của nó. Mật độ lý thuyết của nó là 260 Wh mỗi kg, cao hơn so với pin axít chì và pin ngày nay, và năng lượng của nó được lưu trữ với chi phí vật liệu khoảng 23 đô la Mỹ mỗi kWh, mà nhóm nghiên cứu hy vọng sẽ giảm xuống khoảng 6 đô la cho mỗi kWh bằng cách kết hợp sắt vào thiết kế. Trong thử nghiệm, pin vẫn giữ được 92% dung lượng trong 12 tuần.
Chúng tôi đã chứng kiến một số cải tiến đầy hứa hẹn trong công nghệ pin muối nóng chảy vào cuối năm nay. Thông thường, pin muối nóng chảy sử dụng một dải phân cách bằng sứ giữa cực dương và cực âm để kiểm soát phân tử nào được phép đi qua. Vào năm 2018, một nhóm nghiên cứu của MIT đã chỉ ra cách có thể sử dụng một loại lưới thép bền hơn để thay thế. Năm ngoái, một nhóm nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Sandia cũng đã trình diễn một phiên bản rẻ hơn có thể hoạt động ở nhiệt độ thấp hơn nhiều so với các thiết kế thông thường. Nhóm PNNL cũng đã lựa chọn một giải pháp thay thế cho bộ tách gốm được sử dụng trong pin muối nóng chảy điển hình, thay vào đó là sợi thủy tinh, theo họ là rẻ hơn và bền hơn.
Cuối cùng, các nhà khoa học hy vọng công nghệ này có thể đưa ra một hình thức lưu trữ năng lượng theo mùa, thu thập năng lượng vào một thời điểm trong năm để sử dụng vào một thời điểm khác. Và bởi vì pin có thể không hoạt động trong khi duy trì hầu hết năng lượng dự trữ của nó, nó sẽ chỉ cần được sạc và xả vài lần một năm.
Các nhà khoa học đã đăng ký bằng sáng chế cho công nghệ này và đã công bố nghiên cứu của họ trên tạp chí Cell Reports Physical Science. |