Sản xuất điện cực cho pin từ… vỏ tôm?

Vỏ tôm và pin, nghe có vẻ không liên quan đến nhau nhưng nghiên cứu mới đây có thể khiến bạn ngạc nhiên.

Các nhà khoa học đang muốn tận dụng một nguồn vật liệu phế thải - vỏ tôm để sản xuất điện cực cho pin vanadium.

Một dự án được các nhà khoa học Tây Ban Nha và các cộng tác viên tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã đề xuất sử dụng chitin (tên gọi khác là kitin, một chất được tìm thấy nhiều ở loài giáp xác) trong vỏ tôm để sản xuất điện cực cho pin lưu lượng oxi hóa khử vanadium. Kết quả nghiên cứu được công bố trên trang web của Hội Hóa học Hoa Kỳ (ACS).

“Chúng tôi đề xuất sản xuất điện cực cho pin lưu lượng vanadium từ chitin, một chất có nhiều trong vỏ tôm, ngoài thành phần cacbon, nó còn chứa cả nitơ” – ông Martin-Martinez, một kỹ sư hóa học cũng là một trong những tác giả của nghiên cứu trên cho biết.

“Không giống như pin lithium, pin vanadium được sử dụng trong ngành công nghiệp máy móc tự động, mặc dù chúng không cung cấp được điện năng cao nhưng dòng pin này lại lưu trữ năng lượng rất tốt với một chi phí thấp. Đây là điều kiện lý tưởng để lưu trữ các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời, gió, - những nguồn năng lượng phụ thuộc vào điều kiện thời tiết và không thể sản xuất một cách liên tục” - ông Martin nói.

Martin-Martinez, một chuyên gia trong việc phát triển các vật liệu từ những nguồn sinh học đã chỉ ra rằng các điện cực carbon thường được sử dụng để làm cho dòng điện di chuyển từ cực này sang cực còn lại dễ dàng hơn.

“Chúng tôi đã sản xuất các điện cực này từ chitin, một vật liệu có trong vỏ tôm. Chitin là một phân tử polysaccharide, tương tự như cellulose, được tìm thấy trong lớp vỏ của động vật giáp xác và côn trùng” - ông giải thích.

Cải thiện hiệu suất

Theo ông Martin, về đặc tính của chitin, ngoài cacbon, nó còn có nitơ, được hợp nhất vào cấu trúc của điện cực trong quá trình sản xuất, cải thiện hiệu suất của chúng. Thông số này đã được trình bày chi tiết trong bài nghiên cứu trên.

Thực tế, nhóm nghiên cứu đã chứng minh lợi ích của nitơ trong cấu trúc hóa học của điện cực, nơi nó dễ dàng chuyển điện tích giữa các ion vanadium. “Đương nhiên, có những điện cực cacbon có thể đem lại hiệu suất tốt hơn nhưng trọng tâm của dự án này là sản xuất các điện cực từ vật liệu phế thải. Trong trường hợp này là chất chitin chiết xuất từ vỏ tôm” – ông Martin nói. Ngoài hiệu suất tốt, ông còn nhấn mạnh ưu điểm chi phí thấp và bền vững của loại vật liệu này.

Hiện tại, các điện cực loại này được chế tạo từ sợi cacbon (carbonized polyacrylonitrile), một loại polymer tổng hợp và chúng khá là đắt tiền. Do đó, việc sản xuất nó từ một sản phẩm phế thải như chitin theo như quan điểm của Martin thì đây là một sự thay thế khả thi hơn.