Pin bê tông mới cho phép các tòa nhà tích trữ năng lượng

Một trong những lĩnh vực thú vị của các trung tâm nghiên cứu pin là cách pin không chỉ tích trữ năng lượng mà còn có thể tăng gấp đôi khả năng tích trữ như các thành phần cấu trúc. Các nhà khoa học Thụy Điển hiện đã áp dụng lối suy nghĩ này cho các tòa nhà lớn thông qua chứng minh một loại pin xi măng mới có các cấu trúc lớn được xây từ bê tông.

Nghiên cứu được thực hiện tại trường Đại học Công nghệ Chalmers, nơi các nhà khoa học đang nghiên cứu phát triển các loại vật liệu xây dựng bền vững, đặc biệt chú trọng đến bê tông. Bê tông là vật liệu được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới và tiêu tốn nhiều năng lượng trong quá trình sản xuất, nên có rất nhiều nghiên cứu về cách giảm lượng khí thải cacbon từ bê tông. Các tác giả nghiên cứu đã đưa ra giải pháp thú vị tiềm năng.

Giống như bê tông thường, loại bê tông trong nghiên cứu chứa hỗn hợp từ xi măng, nhưng hỗn hợp được bổ sung một lượng nhỏ sợi cacbon ngắn để tăng thêm độ dẫn điện và độ bền uốn. Ngoài ra, hỗn hợp còn được bổ sung một cặp lưới sợi cacbon - một tấm phủ sắt đóng vai trò là cực dương của pin và tấm kia được phủ niken để hoạt động như cực âm. Các điện tử sẽ di chuyển giữa hai điện cực của pin khi thiết bị sạc và xả sạc.

Thiết kế này đã được hoàn thiện sau nhiều thử nghiệm và nhóm nghiên cứu đang tìm cách cải tiến các thiết kế trước đây cho pin bê tông được cho là hoạt động kém trong thử nghiệm. Thiết kế mới lạ, có thể sạc lại này được mô tả như là ý tưởng đầu tiên trên thế giới và trong những thử nghiệm ban đầu, tư duy sáng tạo của nhóm đã mang lại kết quả.

Pin bê tông mới có mật độ năng lượng là 7 Wh trên 1m2 vật liệu. Nhóm nghiên cứu cho biết có thể chứng minh mật độ năng lượng đó cao gấp 10 lần các loại pin bê tông trước đây, nhưng vẫn thấp hơn nhiều so với pin thương mại. Tuy nhiên, thực tế pin được làm từ bê tông nên có thể được mở rộng để tạo thành các cấu trúc khổng lồ giúp khắc phục hạn chế về dung lượng.

Các nhà khoa học hình dung tất cả các ứng dụng của thiết kế pin sáng tạo, bắt đầu với các tòa nhà có thể tăng gấp đôi như thiết bị lưu trữ năng lượng. Pin bê tông có thể được sử dụng để cấp điện cho đèn LED, cung cấp kết nối 4G tại các vùng sâu vùng xa hoặc được ghép nối với các tấm pin mặt trời để cấp điện cho các cảm biến được gắn trong các kết cấu bê tông như dọc theo các con đường cao tốc và cây cầu.

Các tác giả lưu ý nghiên cứu vẫn ở giai đoạn sớm nên còn một số vấn đề kỹ thuật cần được giải quyết. Một số vấn đề chính liên quan đến tuổi thọ pin, vì các cấu trúc bê tông thường được tạo ra để tồn tại hàng thập kỷ hoặc hơn. Vì thế, các nhà khoa học cần tìm cách kéo dài tuổi thọ pin hoặc cách để lấy ra và thay thế khi pin bị hao mòn.

Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Buildings.

N.P.D (NASATI), theo https://newatlas.com/energy/novel-concrete-battery-buildings-energy-storage/, 17/5/2021