Sau pin thể rắn, pin gốc nước hiện đang được quảng cáo là loại pin quan trọng tiếp theo và đây là cách chúng có thể định hình lại ngành công nghiệp xe điện.
Hầu hết tất cả những chiếc này đều có pin lithium-ion bên trong, vì cho đến nay không có loại pin nào khác có thể đáp ứng được nhu cầu của ô tô điện. Không gì khác có thể cung cấp những xung năng lượng lớn cần thiết để khởi động động cơ, đáp ứng nhu cầu điện cao liên tục để giữ cho ô tô chuyển động và phát âm thanh nổi, lưu trữ đủ điện để cung cấp năng lượng cho ô tô và vẫn phù hợp với nó, đồng thời có chi phí đủ thấp.
Khi nhu cầu về lithium tăng lên, các nhà khoa học và nhà sản xuất ô tô đang cố gắng tìm ra thứ gì đó khác để cung cấp năng lượng cho chúng. Ô tô chạy bằng hydro đã dự kiến xâm nhập vào một số lĩnh vực mà người ta có thể tiếp nhiên liệu cho chúng, nhưng hầu hết hydro đều có nguồn gốc từ khí tự nhiên – và do đó không làm giảm nhu cầu về nhiên liệu hóa thạch. Pin gốc nước, mặc dù vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm ban đầu trong phòng thí nghiệm, nhưng đã cho thấy nhiều hứa hẹn. Nếu chúng được sản xuất hàng loạt, pin gốc nước có thể thay thế ô tô điện như chúng ta biết.
Pin gốc nước là gì?
Giống như tất cả các loại pin, pin gốc nước có hai điện cực ở hai đầu của chất lỏng gọi là chất điện phân. (Ở nhiều loại pin, chất điện phân ở dạng keo dán để không bị bong ra bất cứ khi nào pin bị rung hoặc va đập.) Một điện cực được gọi là anode và điện cực còn lại được gọi là cathode. Anode phản ứng với chất điện phân và giải phóng các electron muốn di chuyển đến cathode. Tuy nhiên, giống như màng điện phân trong pin nhiên liệu hydro, các electron không thể đơn giản đi qua chất điện phân của pin để đến cực âm ở phía bên kia. Thay vào đó, chúng phải đi một con đường dài để hết pin và đi qua các dây dẫn đưa chúng đến bất cứ nơi nào pin đang cung cấp năng lượng.
Cuối cùng, chất điện phân sử dụng hết số electron mà nó có thể gửi từ đầu này sang đầu kia của pin. Lúc này pin đã hết. Pin sạc có thể đảo ngược phản ứng này trong chất điện phân, làm cho pin gần như tốt như mới sau một lần sử dụng khác. Pin gốc nước có các bộ phận giống như các loại pin khác. Sự khác biệt lớn nhất là hai điện cực ở hai đầu được làm từ chất mà các nhà nghiên cứu Texas A&M gọi là “polyme gốc không liên hợp, có hoạt tính oxi hóa khử”. Chất điện phân trong pin là nước trộn với muối hữu cơ. (Trong khoa học, từ “hữu cơ” có nghĩa là “chứa carbon.”)
Pin gốc nước có thể ngăn chặn tình trạng tắc nghẽn tài nguyên
Nói một cách thẳng thắn, chúng ta không còn nhiều núi để khai thác lithium. Không có lý do gì mà vật liệu dùng làm pin ô tô điện được gọi là kim loại “đất hiếm”. Khi pin lithium-ion cung cấp năng lượng cho nhiều thiết bị điện tử hơn mỗi giây, nhu cầu về lithium đã tăng mạnh trong vài năm qua. Ngay cả pin nhiên liệu hydro cũng cần kim loại đất hiếm trong chất xúc tác, khiến chúng phải chịu ảnh hưởng bởi giá bạch kim và palladium. Pin nước sẽ làm giảm nhu cầu khai thác kim loại, đồng thời cũng giảm bớt sự phụ thuộc phiền phức vào nước ngoài mà rất nhiều người phản đối.
Chúng sẽ an toàn hơn Lithium-Ion khi va chạm
Hiện tại, ắc quy ô tô điện có thể khiến việc cứu hộ ô tô trở nên quá nguy hiểm nếu cố gắng cứu xe nếu ô tô bốc cháy. Nếu pin phát nổ khi đang cứu hộ, nó có thể giết chết tất cả mọi người trong hoặc gần xe. Bất cứ ai còn nhớ sự cố pin của Samsung Galaxy Note 7 đều biết, pin lithium-ion có thể phát nổ nếu có sự cố xảy ra hoặc nếu chúng bị lỗi sản xuất. Về cơ bản, toàn bộ năng lượng trong pin ô tô vốn có thể cung cấp năng lượng cho ô tô trong vài giờ sẽ bùng nổ ngay lập tức.
Những lo ngại về tính bùng nổ của các công nghệ ô tô mới không chỉ giới hạn ở các loại xe chạy bằng pin. Chúng cũng đã được nêu lên về ô tô chạy bằng hydro. Rốt cuộc, trong khi một chiếc ô tô ICE có một thùng xăng hoặc dầu diesel dễ bay hơi bên dưới, thì một chiếc ô tô chạy bằng hydro lại mang theo một bình khí nổ áp suất cao. Tuy nhiên, cả thử nghiệm va chạm và số liệu thống kê thực tế trên đường đều cho thấy bình hydro không dễ cháy hơn bình xăng. Tuy nhiên, sẽ không có những lo ngại như vậy đối với ô tô chạy bằng pin nước. Theo các nhà nghiên cứu đang phát triển pin nước, chúng không phát nổ như pin lithium-ion. Thật vậy, trưởng nhóm nghiên cứu, Tiến sĩ Jodie Lutkenhaus tuyên bố “Sẽ không xảy ra cháy pin nữa vì nó hoạt động dựa trên nước.”
Pin gốc nước có thể kích hoạt tương lai điện
Nhưng có vẻ thú vị như loại pin không chứa kim loại trong mọi chiếc ô tô, đây là một công nghệ mới. Nó thậm chí còn chưa rời khỏi phòng thí nghiệm thử nghiệm. Các nhà nghiên cứu đã mô tả phản ứng hóa học điều khiển pin là “phức tạp và khó giải quyết”, điều này rõ ràng có nghĩa là “Nó hoạt động nhưng chúng ta không hiểu rõ cách thức hoạt động”. Pin gốc nước trước tiên có thể sẽ được sử dụng trong nhiều thiết bị y tế nhỏ và các thiết bị điện tử cần có thể uốn cong được. Sẽ mất nhiều thời gian hơn trước khi chúng ta nhìn thấy chúng trong mọi máy tính xách tay và điện thoại, và còn lâu hơn nữa trước khi chúng bắt đầu cung cấp năng lượng cho ô tô.
Sau khi đã hiểu đầy đủ về chúng, pin gốc nước sẽ giải quyết ngay vấn đề thiếu hụt lithium của ô tô điện. Ô tô điện rõ ràng là tương lai của việc lái xe, nhưng hiện tại chúng vẫn đang trong giai đoạn đầu được áp dụng, điều đó (trong số những điều khác) có nghĩa là chưa có công nghệ nào là tiêu chuẩn. Việc hoán đổi pin nước vào buổi bình minh của giao thông điện khí hóa sẽ giống như thể ai đó vào đầu những năm 1930 đã phát triển một loại xăng thay thế làm từ cỏ, ngay khi những chiếc xe ngựa cuối cùng rời khỏi đường phố. Nói cách khác, pin gốc nước có thể thay đổi hoàn toàn lộ trình khai thác tài nguyên để cung cấp năng lượng cho ô tô. Pin gốc nước có thể giải phóng ô tô điện khỏi nguồn cung cấp lithium và coban hữu hạn, đồng thời giúp chúng có thể lưu thông trên đường.
