Vật liệu mới được tìm thấy sẽ tạo ra "siêu tụ" có thể thay thế pin Li-ion, sạc xe điện cũng chỉ mất vài giây

Các nhà nghiên cứu đã phát triển ra một vật liệu mới, một thứ sẽ cách mạng hóa ngành công nghiệp sản xuất thiết bị lưu trữ điện. Cụ thể hơn, với vật liệu mới này, ta sẽ có những siêu tụ điện mang trong mình dung lượng lớn hơn pin hiện nay nhiều lần.

Những thiết bị có tên siêu tụ điện này sẽ có dung lượng rất lớn, sạc được điện thoại, máy tính hay các thiết bị di động chỉ trong vài giây. Bản thân công nghệ này không phải là mới, tuy nhiên nó không được sử dụng đại trà do chứa nhiều hạn chế.

Giống như pin, tụ điện thông thường lưu trữ năng lượng điện, tuy nhiên pin có thể vừa tạo ra vừa lưu trữ các electron, còn tụ điện chỉ có khả năng lưu trữ electron. Siêu tụ hiện nay có khả năng lưu giữ năng lượng không nhiều, và do sử dụng chất điện phân hữu cơ nên tốc độ phóng thích năng lượng của siêu tụ cao hơn nhiều so với pin.

Ngoài ra, siêu tụ là loại thiết bị điện áp thấp nên để đạt được mức điện áp làm việc hữu dụng, cần phải nối nhiều tụ lại. Hơn nữa, sản xuất siêu tụ hiện nay không hiệu quả, ví dụ, nếu muốn sử dụng siêu tụ để cấp nguồn cho máy tính xách tay, bạn có thể phải chi hàng trăm đô la cho hàng tá siêu tụ. Khi nối với nhau, chuỗi các siêu tụ này sẽ tạo ra một hệ thống cung cấp điện to đùng và hiển nhiên, mất đi tính tiện lợi của một chiếc máy tính xách tay.

Do những hạn chế trên, việc sử dụng siêu tụ trong các thiết bị điện tử gia đình và các thiết bị di động là chưa khả thi. Tuy nhiên, nhờ những tiến bộ trong nghiên cứu khoa học, chúng ta đang đến rất gần cú đột phá có thể thay đổi điều này..

Một số siêu tụ điện.

Bấy lâu nay, người ta vẫn cho rằng những siêu tụ điện sẽ là một nguồn điện mạnh mẽ thay thế được cho pin. Nó có những điểm vượt trội riêng như tốc độ sạc và xả điện nhanh chóng và dung lượng điện lưu trữ được lớn hơn nhiều so với pin thông thường. Khi ấy, ta sẽ sạc xe điện nhanh chóng không khác gì đổ xăng cho các xe ô tô, xe máy hiện hành.

Thứ vật liệu mới được phát triển này sẽ làm cho các siêu tụ điện an toàn hơn, sạc nhanh hơn và hiệu quả hơn nhiều người tiền nhiệm của nó. Thậm chí, nó còn là một sự thay thế sạch sẽ hơn cả pin và cả tụ điện cũ.

Như trước đây, những siêu tụ điện mang được khá ít năng lượng so với kích cỡ to của chúng. Chính điều đó ngăn cản chúng ta có những siêu tụ điện dành cho các thiết bị di động nhỏ gọn. Ta không thể nào liên tục vác một thiết bị to và nặng như vậy bên người được.

Siêu tụ điện mới sẽ được làm từ một dạng polymer đặc biệt, vật liệu này là một chuỗi phân tử hữu cơ được tạo nên từ các đơn vị nhỏ. Những đơn vị ấy sẽ kết nối lại với nhau tạo nên một mạng lưới 3 chiều ổn định. Những siêu tụ điện làm từ chất liệu này sẽ có thể mang được lượng năng lượng trên một kilogram vật chất nhiều hơn trước đây.

Công nghệ mới này có thể có một ảnh hưởng rất lớn tới rất nhiều ngành công nghiệp khác, trong đó có ngành vận chuyển, ngành vũ trụ và hiển nhiên nhất là ngành năng lượng.

Ta có xe điện hiện hành chỉ đi được trung bình 87 km trước khi phải sạc lại nhưng với công nghệ mới này, tầm hoạt động của xe điện có thể lên tới 666 km, gấp 8 lần so với trước đây.

Hiện tại, những chuyến xe bus sử dụng siêu tụ điện đã đang được sử dụng tại đất nước Trung Quốc, nhưng cũng như vấn đề mà xe điện hay gặp phải, độ phủ của một chiếc xe rất hạn chế. Công nghệ mới có thể nới rộng tầm xa ấy, thay vì sạc một lần mối 2 đến 3 chuyến, nay sẽ là 20 tới 30 chuyến mới cần sạc cho lần sử dụng tiếp theo.

Và đặc biệt đáng chú ý hơn, mỗi lần sạc chỉ kéo dài vài giây đồng hồ.

Như tỉ phú Elon Musk, người đứng đầu công ty hàng không vũ trụ SpaceX và công ty thiết bị điện Tesla đã có lần phát biểu, những siêu tụ điện sẽ là con đường tốt nhất dẫn tới ngành giao thông hàng không với các phương tiện máy bay chạy điện.

Khám phá mới này có thể chính là chìa khóa mở ra một tương lai mà Elon Musk đã mơ ước.

Giáo sư Brendan Howlin tại Đại học Surrey, đồng chỉ huy dự án nghiên cứu này giải thích: “Chúng ta đã có một cuộc tìm kiếm một công cuộc tìm kiếm công nghệ lưu trữ năng lượng mới ở quy mô toàn cầu, và giờ đây, với siêu tụ điện có khả năng lưu trữ và sạc-xả cực mạnh này, chúng ta sẽ có cơ hội mở ra được cánh cửa tới những phát triển không tưởng trong tương lai”.

Và các nhà nghiên cứu sẽ không chỉ dừng lại tại một nguồn năng lượng đột phá, họ sẽ đẩy xa nghiên cứu hơn nữa.

“Bên cạnh việc dự án này sẽ mở ra một con đường mới cho các siêu tụ điện, ta sẽ có thể áp dụng những polymer mới này vào rất nhiều các sản phẩm khác như thiết bị cảm biến, đồ điện tử nói chung hay các thiết bị quang học tiên tiến”, trưởng dự án, giáo sư Ian Hamerton tại Đại học Bristol phát biểu.

“Chúng tôi tin rằng đây là một nghiên cứu có tiềm năng thay đổi toàn bộ ngành lưu trữ năng lượng”.

Vậy siêu tụ khi nào sẽ thay thế pin? Thật không may, nhà nghiên cứu Richard Kaner tại Đại học California cho rằng điều đó chưa thể sớm xảy ra. Thiết bị tiêu dùng luôn cố nhồi nhét ngày càng nhiều năng lượng hơn vào trong một không gian nhỏ, điều này có nghĩa các siêu tụ sẽ cần phải được chế tạo nhỏ hơn nữa và duy trì nguồn năng lượng trong thời gian dài hơn.

Công nghệ mới sẽ cho tanhiều khả năng về việc siêu tụ sẽ làm việc trong các thiết bị của chúng ta song song với công nghệ pin hiện tại.

Với những tiến bộ vượt bậc của khoa học trong những khoảng thời gian gần đây, con người đang với gần hơn tới những sản phẩm tiên tiến hơn bao giờ hết. Ta hãy cùng chờ xem, năm 2017 tới và tương lai xa hơn sẽ đem lại cho loài người những cuộc cách mạng công nghệ nào nữa.