Công Nghệ Pin Mới Sẽ Tự Hấp Thụ CO2 Để Làm Nhiên Liệu

Thế giới đang gặp vấn đề nghiêm trọng về Carbon Dioxide (CO2), và công nghệ pin có thể là cách thức hiệu quả về chi phí nhất đối với lượng CO2 gia tăng trên Trái Đất.

Trong nhiều năm, các nhà khoa học đã tìm kiếm các cách thức khác nhau để thu thập carbon và lưu trữ nó dưới lòng đất hoặc thậm chí trong lòng đại dương. Theo các nhà nghiên cứu tại MIT, vấn đề đối với các hệ thống thu thập và cô lập carbon Carbon capture and Sequestration thông thường là chúng đòi hỏi phải có nhiều năng lượng để hoạt động.

Một nghiên cứu hồi năm 2014 ước tính CCS sử dụng đến 30% điện năng tạo ra từ các nhà máy điện, và cuối cùng, nhiều hệ thống chỉ có thể lưu trữ CO2 dưới dạng rắn, nhưng không thực sự chuyển đổi mục đích sử dụng được nó. Tuy nhiên, một nhánh khoa học riêng biệt về CO2 đang nỗ lực tìm cách chuyển hóa nó thành các loại vật liệu khác nhau, có khả năng sử dụng như một nguồn nhiên liệu có thể sử dụng được. Nhiều nhà khoa học tin rằng đây là chiến lược được ưa thích hơn, khi nó còn mang lại các lợi ích khác ngoài việc giảm lượng CO2.

Với hướng đi đó, một nhóm nghiên cứu tại MIT đã đưa ra một hệ thống pin Lithium mới có thể hấp thụ trực tiếp CO2 từ bên trong các nhà máy điện, chuyển hơi nước lãng phí thành một điện cực (với CO2 bên trong) – một trong ba thành phần chính của pin.

Các loại pin Lithium Carbon Dioxide thường yêu cầu phải có chất xúc tác kim loại để hoạt động, vì carbon dioxide khá trơ về mặt hóa học. Từ đó, nó lại làm nảy sinh một vấn đề khác: các chất xúc tác thường rất đắt đỏ, và các phản ứng hóa học thường rất khó kiểm soát.

Để giải quyết vấn đề, nhóm nghiên cứu do kỹ sư cơ khí Betar Gallant dẫn đầu đã tạo ra một bộ chuyển đổi điện hóa Carbon Dioxide mà không cần đến chất xúc tác, mà chỉ sử dụng một điện cực carbon.

Câu trả lời nằm ở việc sử dụng CO2 ở thể rắn, kết hợp nó trong một dung dịch Amin. Betar Gallant cho biết: “Những điều mới trong giải pháp của chúng tôi là kỹ thuật mới kích hoạt Carbon Dioxide để tạo ra dung dịch điện hóa dễ dàng hơn. Hai hóa chất – các amin ngậm nước và các điện cực pin khan (không ngậm nước) – không thường được sử dụng cùng nhau, nhưng chúng tôi nhận ra rằng việc kết hợp chúng với nhau mang lại những hành vi mới và đầy thú vị, có thể làm tăng hiệu điện thế dòng xả và cho phép chuyển đổi liên tục Carbon Dioxide”

Cho đến tháng 10/2018, nghiên cứu mới vẫn chưa sẵn sàng cho việc thương mại hóa, nhưng các thử nghiệm cho thấy rằng kỹ thuật amin mới có thể cạnh tranh với các phương pháp khác dành cho pin Lithium khi, dù chúng vẫn còn nhiều khía cạnh cần phải cải thiện.

Đầu tiên, hệ thống pin mới hiện chỉ giới hạn ở 10 chu kỳ sạc xả - một hạn chế to lớn cần phải được cải tiến đáng kể nếu muốn sử dụng hệ thống pin Lithium Carbon cho bất kỳ mục đích nghiêm túc nào. Nhóm nghiên cứu chia sẻ:  “Các thách thức trong tương lai sẽ bao gồm việc phát triển các hệ thống với khả năng quay vòng anim cao hơn để tiếp cận khả năng hoạt động gần như liên tục hoặc có vòng đời dài hơn, và để gia tăng dung lượng có thể đạt được ở cường độ cao hơn”. Nhóm cũng thừa nhận, sẽ cần đến nhiều năm nữa trước khi loại công nghệ pin mới có thể sử dụng để cấp điện cho những thứ mà mọi người thực sự cần.

Với mọi rào cản nhỏ chúng ta vượt qua, chúng ta lại tiến gần hơn đến mục tiêu cuối cùng – một giải pháp có thể giúp giải quyết một trong những tình thế tiến thoái lưỡng nan quan trọng của môi trường hiện nay, nhưng theo cách hữu ích hơn việc chỉ đơn giản chôn nó xuống đất và để nó nằm im ở đó. Gallant giải thích: “Pin Lithium Carbon Dioxide vẫn cần nhiều năm phát triển. Nhưng ít nhất, nếu có thể chuyển CO2 thành một điều gì đó giống như thành phần của pin, đó sẽ là một cách để cô lập nó thành một sản phẩm hữu ích”