Tháng 10, 2018
Thứ năm
Thứ Năm, ngày 04/10/2018 11:58 AM (GMT+7)

Công nghệ pin lithium mới có thể chuyển CO2 thành điện năng

Thay vì các cách thức hạn chế CO2 tốn kém như truyền thống, các nhà nghiên cứu đã sáng tạo ra công nghệ mới, giúp chuyển CO2 thành điện năng sử dụng được.

Nhân loại đang đứng trước những vấn đề mang tính toàn cầu về môi trường, chẳng hạn lượng carbon dioxide trong khí quyển đang tăng cao rất nhanh. Cách giải quyết lượng CO2 dư thừa theo truyền thống, là cắt giảm và thay thế nguồn nhiên liệu đầu vào hoặc đưa vào sử dụng những hệ thống xử lý khí thải tốn kém.

Rất nhiều nỗ lực đã được đưa ra và áp dụng trong suốt những năm qua, thậm chí là nén CO2 vào lòng đất hoặc đáy đại dương để ‘giam giữ’ vĩnh viễn. Nhưng chưa một giải pháp nào thật sự hữu hiệu và tiết kiệm, cho đến khi các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) giới thiệu công nghệ mới có thể giải quyết được triệt để vấn đề này.

Công nghệ pin lithium mới có thể chuyển CO2 thành điện năng - 1

Thay vì phải duy trì những hệ thống thu gom và xử lý khí CO2 rất tốn kém, cách đơn giản chính là biến chính CO2 thành năng lượng điện có ích. Ảnh: MF3d/iStock.

Trở ngại lớn nhất đối với các hệ thống xử lý và thu giữ CO2 hiện tại, là chúng cần nhiều năng lượng và tiền của để vận hành. Nguyên lý hoạt động cơ bản của những hệ thống này là giữ CO2 lại, không cho chúng bốc hơi vào khí quyển, một quá trình khó khăn và tốn kém.

Một nghiên cứu thực hiện năm 2014 ước tính quá trình thu giữ CO2 tiêu tốn đến 30% công suất điện của một nhà máy điện trung bình, và hệ thống lưu trữ CO2 được xây dựng ở dạng rắn, nghĩa là không thể tái sử dụng công năng của kho lưu trữ, gây lãng phí không gian sử dụng.

Chính vì vậy, các nhà nghiên cứu ở MIT đã tiến hành chuyển hóa lượng CO2 thành một dạng nhiên liệu có thể tái sử dụng được. Không chỉ là lưu trữ CO2, mà còn chuyển nó thành một dạng năng lượng để sử dụng cho mục đích khác.

Cụ thể, nhóm các nhà khoa học đã tạo ra công nghệ trữ pin mới cho loại pin lithium, giúp nó hấp thụ trực tiếp CO2, nén khí thành chất lỏng rồi chuyển lượng nước lỏng này thành chất điện phân (dung dịch CO2). Chất điện phân là một trong ba thành phần chính của ắc quy, giúp tạo ra điện năng.

Pin lithium carbon dioxide cần có các chất xúc tác kim loại để hoạt động, vì phản ứng hóa học của CO2 là phản ứng không mạnh. Vấn đề là các chất xúc tác cũng gây lãng phí và tốn kém, cũng như những phản ứng hóa học phụ xảy ra sau phản ứng chính cũng khó được kiểm soát.

Công nghệ pin lithium mới có thể chuyển CO2 thành điện năng - 2

Khí thải CO2 được sử dụng trong dung dịch điện phân. Ảnh: MIT.

Để khắc phục điều này, nhóm nghiên cứu dẫn đầu bởi kỹ sư cơ khí Betar Gallant đã thực hiện điện phân carbon dioxide mà không cần dùng bất cứ kim loại xúc tác nào, chỉ sử dụng điện cực cacbon. Giải pháp là sử dụng CO2 ở trạng thái lỏng, kết hợp nó thành một dung dịch amin.

Gallant cho biết: “Phương pháp này của chúng tôi cho thấy việc tái sử dụng carbon dioxide để tạo ra điện thật dễ dàng. Các chất hóa học này thường không được sử dụng chung với nhau, nhưng chúng tôi nhận thấy sự kết hợp của chúng tạo ra những phản ứng mới và có thể làm tăng mức điện áp, cũng như cho phép điện phân hóa carbon dioxide một cách bền vững.”

Nghiên cứu này vẫn chưa sẵn sàng để thương mại hóa, nhưng thí nghiệm sử dụng CO2 lỏng để tạo thành dung dịch amin đầy tính hứa hẹn và có thể cạnh tranh được với những loại pin khác, dù vẫn còn nhiều nhược điểm. Mặt dở của loại pin mới này, là chỉ sử dụng trong 10 lần sạc, đây là hạn chế rất lớn cho bất cứ loại pin nào.

Chính các nhà khoa học thực hiện nghiên cứu này cũng thừa nhận loại pin này cần mất nhiều năm nữa trước khi được bán ra thị trường. Nhưng nhóm nghiên cứu hy vọng, một khi nó được đưa vào sử dụng, tình trạng ô nhiễm CO2 trên Trái Đất sẽ được cải thiện đi ít nhiều.

Quang Niên (Science Alert)

Tin đọc nhiều

Kết nối não người chia sẻ suy nghĩ, chuyện viễn tưởng đã trở thành sự thật? Các nhà thần kinh học người Mỹ đã có thể kết nối thành công...
Sự tàn bạo của chế độ Apartheid ở Nam Phi Sự tàn bạo của chế độ phân biệt chủng tộc apartheid được...
San Diego - thành phố “thông minh” nhất Hoa Kỳ Có lẽ không có thành phố nào ở Hoa Kỳ có thể vượt mặt San...
Dùng vi khuẩn để trừ sâu bọ - Công nghệ mới của nông nghiệp hiện đại Trong một văn phòng của công ty Indigo Ag Inc. ở Boston, mặc...