Trong những năm vừa qua, ngành công nghiệp xe điện (EV) đã tăng theo cấp số do các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời và gió được mọi người ưa chuộng. Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), đã có gần 1,8 triệu xe điện được đăng ký ở Mỹ vào năm 2020, gấp hơn ba lần vào năm 2016.

Xe điện yêu cầu nguồn năng lượng phải có sẵn ở bất cứ đâu và bất cứ lúc nào, không bị chậm trễ trong việc sạc, nhưng năng lượng mặt trời và gió là những nguồn năng lượng không liên tục không có sẵn theo yêu cầu. Điện mà chúng tạo ra cần được lưu trữ để sử dụng sau này và không bị lãng phí. Đó là nơi Tiến sĩ Yu Zhu, giáo sư tại Trường Khoa học Polyme và Kỹ thuật Polyme của UA, và nhóm nghiên cứu của ông bắt đầu phát triển cách ổn định hơn để lưu trữ năng lượng quan trọng này.

Nguồn: Pixabay/CC0 Public Domain

Nhóm nghiên cứu của Zhu, phối hợp với các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương do Tiến sĩ Wei Wang đứng đầu, đã phát triển thành công catholyte (chất điện phân dương) ổn định nhất cho đến nay trong AORFBs và chứng minh các phân tử tế bào giữ được hơn 90% công suất trong hơn 6.000 chu kỳ (dự kiến hơn 16 năm dịch vụ không bị gián đoạn với tốc độ một chu kỳ mỗi ngày). Nghiên cứu của họ gần đây đã được công bố trên tạp chí Nature Energy và có sự đóng góp của các nghiên cứu sinh tiến sĩ của Zhu là Xiang Li và Yun-Yu Lai.

Tiến sĩ Zhu phát biểu: “Việc phát triển các RFB hiệu suất cao sẽ làm phong phú thêm loại hệ thống lưu trữ năng lượng điện và bổ sung cho sự thiếu sót của các nguồn năng lượng tái tạo không liên tục, do đó cải thiện đáng kể khả năng sử dụng của các thiết bị chạy bằng điện, chẳng hạn như xe cộ. “Để cải thiện đáng kể hiệu suất của RFB hữu cơ trong nước, tính cấp thiết của việc phát triển catholyte mới là rất quan trọng.”

Trong một bài báo về năng lượng tự nhiên, nhóm nghiên cứu không chỉ chứng minh một catholyte hiện đại trong AORFBs, mà còn đưa ra một chiến lược hoàn toàn mới để thiết kế catholyte hòa tan trong nước nhằm tăng cường khả năng hòa tan (mật độ năng lượng) của chúng. Thay vì gắn một nhóm chức ưa nước để cải thiện khả năng hòa tan của các phân tử, các nhà nghiên cứu thay đổi tính đối xứng của chúng, dẫn đến việc tăng cường đáng kể khả năng hòa tan. Với chiến lược thiết kế này, nhóm có kế hoạch thiết kế các vật liệu mới có thể hoàn thiện hơn cả RFB. Đơn xin cấp bằng sáng chế đã được đệ trình dựa trên công nghệ nghiên cứu này. Khả năng mở rộng của các vật liệu sẽ được nghiên cứu sâu hơn tại Akron PolyEnergy Inc., một công ty spinout từ UA do Zhu đồng sáng lập, tập trung vào việc phát triển vật liệu trong các thiết bị lưu trữ năng lượng bao gồm pin lithium-ion và pin dòng chảy.

Theo University of Akron