Theo nhóm nghiên cứu do Tiến sĩ Zhuyuan Wang và Giáo sư Xiwang Zhang dẫn dắt, các màng vận chuyển ion trong pin nhiên liệu, pin sạc và thiết bị điện phân thường không đủ bền để chịu được điều kiện vận hành khắc nghiệt. “Thông thường, việc gia cường độ bền sẽ làm giảm tính chất điện hóa, ảnh hưởng đến hiệu suất thiết bị. Nhưng nghiên cứu của chúng tôi cho thấy không cần phải đánh đổi,” Tiến sĩ Wang khẳng định.
Nhóm đã áp dụng chiến lược “trùng hợp trong kênh nano” (nanoconfinement polymerisation) để kiểm soát phản ứng liên kết hóa học trong không gian siêu nhỏ. Giáo sư Zhang giải thích: “Trong môi trường chật hẹp, các polyme buộc phải sắp xếp gọn gàng và chặt chẽ, tạo nên màng có mật độ cao, siêu bền, đồng thời cho phép ion mục tiêu đi qua nhanh và hiệu quả.”
Kết quả cho thấy màng mới có độ bền kéo gấp đôi sản phẩm thông thường, vẫn giữ được độ linh hoạt và có thể uốn cong tới 100.000 lần mà không suy giảm độ bền cơ học. Đặc biệt, khả năng dẫn điện và chọn lọc ion vượt trội hơn cả màng thương mại lẫn các nghiên cứu trước đây, với dung lượng trao đổi ion cao hơn gần 20%.
Tiến sĩ Wang cho biết bước tiếp theo là nghiên cứu khả năng sản xuất quy mô lớn: “Chỉ cần điều chỉnh cách chế tạo những màng siêu mỏng này, chúng ta có thể cải thiện hiệu suất, công suất và độ ổn định của nhiều thiết bị điện hóa phục vụ khử carbon.”
Công trình đã được công bố trên tạp chí Nature Synthesis.
Hợp tác nghiên cứu quốc tế
Giáo sư Zhang hiện là Chủ tịch Trung tâm Dow về Đổi mới Kỹ thuật Bền vững và Giám đốc Trung tâm Xuất sắc ARC về Chuyển hóa Điện hóa Xanh CO₂ (GetCO2) tại UQ. Tiến sĩ Wang là nghiên cứu viên sau tiến sĩ tại cả hai trung tâm này.
Nghiên cứu còn có sự tham gia của Viện Công nghệ Sinh học & Nano UQ, Đại học Melbourne, Đại học Công nghệ Nam Kinh, Đại học Edinburgh và Đại học Quốc gia Singapore. |