Một nhóm các nhà khoa học từ Khoa Hóa học tại Đại học New South Wales (UNSW) cùng Tổ chức Khoa học và Công nghệ Hạt nhân Úc (ANSTO) vừa công bố thành công trong việc phát triển một vật liệu hữu cơ mới. Vật liệu này cho thấy khả năng lưu trữ proton, điều này có thể dẫn đến sự ra đời của các loại pin proton với dung lượng lớn, mạnh mẽ hơn so với pin lithium-ion hiện tại. Thành tựu này hứa hẹn mở ra hướng đi mới cho ngành công nghiệp pin, mang lại tiềm năng lớn cho các ứng dụng năng lượng trong tương lai.
Khi một nguyên tử hydro mất electron, nó chuyển đổi thành proton, hạt mang điện tích dương dễ di chuyển nhất trong vũ trụ. Tuy nhiên, việc phát triển điện cực cho pin proton hiện vẫn gặp nhiều khó khăn. Điều này xuất phát từ việc không có cực dương và cực âm nào đáp ứng đủ yêu cầu. Để khắc phục vấn đề, nhóm nghiên cứu đã quyết định sử dụng hợp chất tetrachlorobenzoquinone (TCBQ) làm nền tảng, nhưng nhận thấy rằng cấu trúc của hợp chất này cần được nâng cấp để tối ưu hóa hiệu suất.
Trong một thí nghiệm đầy hứa hẹn, các nhà khoa học đã tiến hành thay thế bốn nhóm clo trong phân tử TCBQ bằng bốn nhóm amino, tạo ra tetraaminobenzoquinone (TABQ). Sự biến đổi này không chỉ nâng cao khả năng lưu trữ proton của cực dương mà còn làm giảm phạm vi thế oxy hóa khử của nó. Mặc dù hiện tại việc tổng hợp TABQ vẫn đòi hỏi chi phí cao, nhưng việc áp dụng các nguyên tố nhẹ hứa hẹn sẽ giúp giảm thiểu chi phí trong tương lai, mở ra những cơ hội mới cho nghiên cứu và ứng dụng.
Các nhà nghiên cứu vừa công bố phát hiện đột phá trong việc phát triển một loại vật liệu phân tử thấp mới, cho phép lưu trữ proton hiệu quả hơn. Họ đã chế tạo thành công một mẫu pin proton hoàn toàn hữu cơ, có khả năng hoạt động ổn định cả ở nhiệt độ phòng và môi trường lạnh dưới 0 độ C. Mẫu pin này có khả năng chịu được 3.500 chu kỳ sạc và xả, đồng thời duy trì công suất cao. Điều này mở ra tiềm năng lớn cho việc ứng dụng trong lưu trữ năng lượng tái tạo, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về năng lượng sạch và bền vững.
Một nghiên cứu mới vừa tiết lộ rằng pin proton có khả năng chịu đựng lên tới 3.500 chu kỳ sạc và xả. Công nghệ này hứa hẹn mang lại bước tiến đáng kể trong lĩnh vực năng lượng, mở ra cơ hội cho các thiết bị điện tử sử dụng lâu dài và hiệu quả hơn. Việc phát triển pin proton không chỉ cải thiện hiệu suất mà còn góp phần vào việc bảo vệ môi trường, nhờ vào khả năng tái sử dụng cao của nó. Sự đổi mới này có thể sẽ là điểm nhấn quan trọng trong tương lai của công nghệ lưu trữ năng lượng.
Các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng chất điện phân trong pin lithium-ion chứa muối lithium và dung môi dễ cháy, điều này tạo ra lo ngại nghiêm trọng về an toàn. Trong khi đó, công nghệ pin proton mới được phát triển sử dụng các điện cực từ các phân tử hữu cơ kết hợp với dung dịch nước. Điều này không chỉ mang lại lợi ích về trọng lượng mà còn đảm bảo an toàn và giảm chi phí sản xuất.
Vật liệu mới này mang đến giải pháp an toàn cho việc vận chuyển hydro. Hydro phân tử thường có tính hoạt hóa hóa học cao, gây ra nhiều rủi ro trong quá trình vận chuyển. Ngược lại, khi ở dạng ion, hydro trở nên ổn định hơn. Điều này cho phép việc vận chuyển các vật liệu giàu proton đến địa điểm cần thiết một cách an toàn, hoàn toàn không lo lắng về hiện tượng rò rỉ hydro.
