Mỹ phát minh loại điện cực mới giúp tăng hiệu suất của xe điện và máy bay

Các phương tiện điện đang ngày càng trở thành xu hướng được ưa chuộng nhằm giảm tình trạng ô nhiễm môi trường do khai thải phương tiện chạy bằng xăng dầu gây ra hiện nay.

Tuy nhiên, một trong những thách thức quan trọng nhất phải kể đến là khối lượng, vì pin và siêu tụ điện hiện cũng rất nặng. Nhóm nghiên cứu tại trường Kỹ thuật thuộc Đại học Texas A&M đang tiếp cận vấn đề khối lượng từ góc độ độc đáo.

Hầu hết nghiên cứu giảm khối lượng xe điện đều tập trung vào tăng mật độ năng lượng, sau đó, giảm trọng lượng của pin hoặc chất siêu tụ điện. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu do TS. Jodie Lutkenhaus dẫn đầu, tin rằng xe điện và máy bay sẽ có trọng lượng nhẹ hơn nhờ lưu trữ năng lượng trong các kết cấu thân.

Cách tiếp cận này đặt ra những thách thức kỹ thuật riêng, vì nó đòi hỏi chế tạo pin và siêu tụ điện có tính chất cơ học tương tự như kết cấu thân. Cụ thể, pin và điện cực siêu tụ điện thường được tạo nên từ các vật liệu giòn và không mạnh về mặt cơ học.

Trong bài báo công bố trên tạp chí Matter, nhóm nghiên cứu đã mô tả quy trình chế tạo điện cực siêu tụ điện mới có tính chất cơ học được cải thiện mạnh mẽ. Trong nghiên cứu này, các nhà khoa học đã tạo ra các điện cực rất mạnh dựa vào graphene có chức năng của dopamine và sợi nano Kevlar.

Dopamine, cũng là một chất dẫn truyền thần kinh và là phân tử có độ kết dính cao mô phỏng các protein cho phép vẹm bám vào mọi bất kỳ bề mặt. Việc sử dụng dopamine và các ion canxi đã cải thiện đáng kể hiệu suất cơ học.

Nghiên cứu này dẫn đến sự ra đời của loại điện cực kết cấu hoàn toàn mới, mở ra cơ hội chế tạo xe điện và máy bay trong tương lai với trọng lượng giảm đi đáng kể. Dù nghiên cứu này chủ yếu tập trung vào các siêu tụ điện, nhưng TS. Lutkenhaus hy vọng sẽ chuyển sang nghiên cứu pin cứng.

Bảo An (SHTT)