Nhưng trước mắt, công nghệ mới giúp một mét vuông bê tông lưu trữ năng lượng tương đương với hai pin AA.
Bê tông là vật liệu được tiêu thụ nhiều nhất trên thế giới sau nước. Vì nó được sử dụng ở khắp mọi nơi, các nhà nghiên cứu nảy ra ý tưởng sử dụng bê tông để lưu trữ điện – nói cách khác, biến các tòa nhà thành những cục pin khổng lồ để lưu trữ năng lượng.
Ý tưởng này trở nên hấp dẫn hơn khi con người chuyển sang sử dụng các năng lượng tái tạo từ gió và mặt trời ngày càng nhiều và cần các hệ thống lưu trữ điện năng. Chúng ta cần pin sạc để lưu trữ điện khi gió không thổi hoặc không có ánh nắng. Vấn đề là pin thông thường được làm từ các chất độc hại không có lợi cho môi trường.
Đến nay, pin bê tông chỉ chứa được một phần rất nhỏ điện năng so với pin truyền thống. Nhưng mới đây, một nhóm nghiên cứu báo cáo trên tạp chí Buildings rằng họ đã phát triển một mẫu pin bê tông thử nghiệm, có thể sạc lại, với mức lưu trữ điện năng tăng hơn 900% so với những thử nghiệm trước đó.
Trong một tương lai mà tính bền vững là then chốt, ý tưởng sử dụng các tòa nhà vừa làm nơi trú ẩn vừa là nguồn cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện tử càng trở nên hấp dẫn, Aimee Byrne, giảng viên về kỹ thuật kết cấu tại Đại học Công nghệ Dublin, người không tham gia vào nghiên cứu mới, cho biết.
“Dùng bê tông lưu trữ năng lượng là cách để tận dụng và bổ sung thêm các chức năng cho vật liệu xây dựng”, đồng tác giả nghiên cứu mới về pin bê tông, Emma Zhang, nhà nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Chalmers, Thụy Điển, cho biết. Zhang và các đồng nghiệp đã bắt chước thiết kế của pin Edison đơn giản nhưng có tuổi thọ cao, trong đó dung dịch điện phân mang các ion chạy qua lại giữa các tấm niken tích điện dương và các tấm sắt tích điện âm, tạo ra điện thế và điện áp. Trong nghiên cứu mới, họ đã trộn sợi carbon dẫn điện vào xi măng (một thành phần chính của bê tông) để biến bê tông thành chất thay thế cho chất điện phân. Họ cũng nhúng các lớp lưới làm từ sợi carbon, sợi được phủ niken hoặc sắt, để đóng vai trò như các tấm tích điện.
Thiết kế này đã được chứng minh có khả năng xả điện và sau đó sạc lại. Khả năng sạc lại được rất quan trọng để sử dụng trong thực tế, Byrne nói. Giống như pin Edison, nguyên mẫu pin bê tông này có tuổi thọ cao (pin Edison có thể hoạt động trong nhiều thập kỷ). Zhang cho biết thêm: “Chúng ta có thể sử dụng loại pin này nhiều lần mà không bị giảm hiệu suất lưu trữ”.
Mặc dù thiết kế mới dự trữ lượng điện năng nhiều gấp gần 10 lần so với những thiết kế pin bê tông trước đó, nhưng vẫn cần cải tiến rất nhiều để ứng dụng thực tế. 200 mét vuông của loại pin mới này mới có thể cung cấp khoảng 8% lượng điện tiêu thụ hằng ngày của một ngôi nhà thông thường ở Mỹ.
Hiệu suất lưu trữ này chưa đủ để cạnh tranh với các thiết bị pin lưu trữ điện năng hiện nay. Nhưng Byrne nói thêm, “pin làm bê tông hoàn toàn ở giai đoạn sơ khai, so với các thiết kế pin khác”. Những loại pin trong giai đoạn đầu phát triển, bao gồm cả pin của Thomas Edison, đều rất cồng kềnh. Các nhà nghiên cứu pin đã phải liên tục thử nghiệm các vật liệu và thiết kế mới trong hơn một thế kỷ để phát triển các thiết bị pin nhỏ, hiệu quả ngày nay. “Đây là ý tưởng dành cho tương lai. Và chúng ta còn một chặng đường dài để phát triển nó,” Byrne nói.
