Vật liệu điện môi mới cho phép lưu trữ năng lượng

Sự phát triển bùng nổ của các thiết bị điện và điện tử di động trong những năm gần đây đã kéo theo nhu cầu cải thiện hiệu quả lưu trữ năng lượng, đặc biệt là các nguồn tái tạo. Trước nhu cầu trên, các nhà khoa học đã tập trung nghiên cứu và cho ra đời một loại vật liệu điện môi mới, cho phép lưu trữ năng lượng.

Giáo sư Joseph Perry, chủ nhiệm dự án nghiên cứu của nhóm các nhà khoa học tại Học viện công nghệ Georgia, Mỹ , cho biết, nghiên cứu của họ là lần đầu tiên kết hợp Sol-gel với các gốc hữu cơ và các axit béo như axit phot-pho-nic vào trong một thiết bị lưu trữ năng lượng mật độ cao.

Những số liệu cụ thể cho thấy, sản phẩm tụ điện được chế tạo từ loại vật liệu mới của các nhà khoa học tại Học viện công nghệ Georgia có mật độ năng lượng lên đến 40 J/cm3, hiệu suất phát điện đạt 72% trong môi trường hiệu điện thế 830 V/micron, tương đương với công suất 520 W/cm3. Những con số này đều vượt xa các tiêu chuẩn thông thường của tụ điện và pin lithium-ion hiện nay.

“Đây là lần đầu tiên một tụ điện có mật độ năng lượng vượt qua pin,” ông Perry khẳng định. Ông cũng cho biết thêm, nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục tạo ra những loại vật liệu điện môi và tụ điện có hiệu quả lưu trữ năng lượng cao hơn. 

Bên cạnh đó, một chất điện môi mới cũng được phát triển bởi nhóm các nhà khoa học thuộc Đại học Pennsylvani (Mỹ). Trên tạp chí “Nature” mới đây giới thiệu một loại chất điện môi cao phân tử mới, nó vừa có thể lưu trữ năng lượng vừa không bị ảnh hưởng dưới nhiệt độ cao. Loại chất này được nhận định sẽ có tiền năng ứng dụng rộng rãi.

Nhóm các nhà khoa học thuộc Đại học Pennsylvani, Hoa kỳ đã mô tả về vật liệu của chất điện môi mới này là một loại màng nano boron nitride trộn với vật liệu tạo thành vật liệu điện môi. Tính năng của loại vật liệu mới này cao hơn hẳn so với chất điện môi cao phân tử hiện nay, có thể làm việc trong môi trường lên tới 250 độ C. Ngoài ra, loại vật liệu mới này còn rất nhẹ, có tính linh hoạt cao, sau khi bị uốn nhiều lần vẫn giữ được trạng thái ban đầu.

Vật liệu điện môi này có thể làm điện dung được ứng dụng trong hệ thống cung cấp điện và trong các thiết bị điện tử. Ví dụ như dùng được trong hệ thống động cơ hybrid và trong không gian. Trước đây, chất điện môi cao phân tử thường chỉ làm việc được trong môi trường có nhiệt độ thấp. Ví dụ trên xe điện, khi nhiệt độ bên trong đạt đến 140 độ C, cần có thêm một hệ thống làm mát mới đảm bảo được mọi việc hoạt động bình thường.

Nhưng hệ thống làm mát này sẽ làm tăng trọng lượng của xe, mặt khác nó sẽ làm giảm đi tính ưu thế của chất điện môi cao phân tử. Các nhà khoa học cho biết, loại vật liệu mới này có thể cải thiện được năng lượng cho quá trình xây dựng mô-đun và các mạch điện trong điều kiện khắc nghiệt.

VLXD.org (TH/VNEEP+Cục TTKH)