Năng lượng tái tạo có thể sạch, nhưng không phải lúc nào cũng đáng tin cậy nếu mặt trời bị khuất mây hoặc những chiếc cối gió ngừng chạy. Để ngăn chặn sự thay đổi này, lưới điện cần phải kết hợp nhiều nguồn khác nhau, như năng lượng mặt trời, gió, thủy điện, sóng và sinh khối, với các hệ thống lưu trữ năng lượng quy mô lớn. Hiện nay, một nhóm nghiên cứu tại MIT đã phát triển một loại pin mới phù hợp với yêu cầu trên. Nó hít thở không khí, và có thể chứa năng lượng trong thời gian dài chiếm khoảng 1/5 chi phí của các công nghệ hiện có.

Thiết kế mới là pin sạc dòng, có nghĩa là các thành phần cực âm và cực dương của nó là chất lỏng (catholyte và anolyte) truyền ion qua lại để lưu trữ hoặc giải phóng năng lượng. Trong trường hợp này, cực dương được tạo thành từ lưu huỳnh hòa tan trong nước, và giải pháp cho cực âm là muối oxy lỏng. Các nhà khoa học muốn tìm một điện cực dương cũng có chi phí thấp có thể sử dụng với lưu huỳnh ở điện cực âm. Thông qua một thí nghiệm tình cờ, nhóm đã phát hiện ra oxy là chất phù hợp, đồng nghĩa có thể sử dụng không khí. Ngoài ra cần phải thêm một thành phần khác làm chất chuyên chở mang điện tích qua lại giữa điện cực lưu huỳnh và không khí, họ đã sử dụng natri.

Phần thông minh của pin mới là catholyte “hít vào” không khí từ bên ngoài trong khi xả pin, và thở ra trong khi sạc pin. Theo cơ chế này, pin tạo ra các ion hydroxit tích điện âm trong cực âm trong khi hít vào, trong khi sạc lại lượng oxy đó được thả ra tạo ra ion hydro đưa các electron trở lại cực dương.

Pin này hít vào và thở ra không khí, nhưng nó không phát ra khí carbon dioxide mà thở ra oxy. Điều này tạo ra sự cân bằng sạc với việc lấy oxy vào và ra khỏi hệ thống.

Pin Lithium không khí sử dụng cùng một cơ chế, nhưng lưu huỳnh, nước và muối rẻ hơn rất nhiều và việc cắt giảm chi phí rất quan trọng để mở rộng hệ thống lưu trữ năng lượng để sử dụng với lưới điện. Các nhà nghiên cứu cho biết, loại pin mới sẽ ít tốn kém hơn so với pin lithium-ion, mà vẫn giữ được mật độ năng lượng gần như tương đương. Khi đưa vào sử dụng, họ ước tính phiên bản mở rộng của pin sạc dòng mới sẽ có giá từ 20 đến 30 USD cho mỗi kWh lưu trữ để chạy, so với khoảng 100 USD cho mỗi kWh của các hệ thống lưu trữ khác.

Theo các nhà nghiên cứu, mẫu thử nghiệm hiện nay có kích cỡ của một cốc cà phê, nhưng họ tin rằng thiết kế có thể được mở rộng để sử dụng trong các ứng dụng lớn hơn. Nhóm lên kế hoạch nghiên cứu cho pin hiệu quả hơn, rẻ hơn, và kéo dài thời gian làm việc của nó hơn hiện tại là 1.500 giờ.

Nguồn: Nasati