Tảo hóa thạch sắp trở thành nguồn năng lượng cho ô tô điện

Các nhà khoa học đang phát triển một loại pin lithium-ion dùng cho xe điện ít tốn kém và tiết kiệm năng lượng, với việc sử dụng cực dương silicon làm từ hóa thạch của loài tảo đơn bào được gọi là tảo cát (diatoms).

Các nghiên cứu tại Đại học California, Riverside (UCR) tại Mỹ có thể đem lại một loại pin lithium-ion công suất cực cao dùng cho xe điện và các thiết bị điện tử cầm tay.

Pin lithium-ion, loại pin có thể sạc lại phổ biến nhất dùng trong các ô tô điện và thiết bị điện tử cá nhân, có cấu tạo chính là anode, cathode và chất điện phân làm bằng muối lithium hòa tan trong dung môi hữu cơ. Người ta thường sử dụng than chì làm cực dương, nhưng hiệu năng của nó lại hạn chế. Silicon, vốn có thể lưu trữ năng lượng nhiều hơn khoảng 10 lần, đang được phát triển như một vật liệu thay thế làm anode, nhưng đang được sản xuất theo các phương pháp giảm carbothermic rất đắt tiền và tốn nhiều năng lượng.

Để thay đổi, nhóm nghiên cứu đã sử dụng nguồn nguyên liệu giá rẻ là đất tảo silic (diatomaceous earth-DE), cùng quy trình hóa học hiệu quả hơn. DE là loại đá trầm tích rất giàu silicon, bao gồm các hóa thạch của tảo cát từ hàng triệu năm. Sử dụng quy trình magnesiothermic reduction, nhóm biến đổi nguồn nguyên liệu SiO₂ giá rẻ này thành nano silic tinhchất.

"Một phát hiện quan trọng trong nghiên cứu của chúng tôi là bảo quản các vách tế bào của tảo cát (cấu trúc được gọi là vỏ tảo cát) để tạo ra một anode có độ xốp cao, giúp chất điện giải dễ dàng xâm nhập" Cengiz Ozkan, giáo sư về kỹ thuật cơ khí tại UCR nói.

Đây là nghiên cứu mới nhất trong các dự án do GS. Cengiz và Mihri Ozkan, giáo sư về kỹ thuật điện tại UCR, lãnh đạo để tạo ra cực dương pin lithium-ion từ các nguyên liệu thân thiện với môi trường. Các nghiên cứu trước đây đã tập trung vào việc phát triển và thử nghiệm cực dương từ nấm portabella và cát biển.

"Pin cung cấp điện cho ô tô rất đắt tiền và cần phải được nạp thường xuyên là một quan ngại của người tiêu dùng, ảnh hưởng tiêu cực đến việc kinh doanh các loại ô tô này. Để gia tăng các lựa chọn cho ô tô điện, chúng ta cần phải có loại pin tốt hơn. Chúng tôi tin rằng, đất diatomit rất phong phú và rẻ tiền chính là một nguồn nguyên liệu bền vững để sản xuất cực dương cho pin”, GS. Mihri nói.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Scientific Reports.