Phương Huyền
Writer
Một mô hình mới cho thấy pin dòng chảy oxy hóa khử vanadi vẫn vận hành ổn định ở môi trường lạnh 5 độ C nhờ cơ chế tự làm nóng khi tải cao.
Công trình hợp tác giữa Đại học Skoltech và Viện Vật lý và Công nghệ Moscow của Nga cùng Viện Công nghệ Cáp Nhĩ Tân của Trung Quốc vừa công bố trên Journal of Power Sources, mô tả chi tiết cách pin dòng chảy oxy hóa khử vanadi phản ứng trước các điều kiện môi trường khác nhau. Nghiên cứu này được kỳ vọng giúp các khu vực lạnh giá, như miền Bắc trong giai đoạn rét đậm, duy trì nguồn năng lượng ổn định cho sưởi ấm.
Nhóm tác giả xây dựng mô hình toán học để giải thích hiện tượng mất dung lượng khi nhiệt độ xuống thấp. Theo Mikhail Pugach từ Skoltech, nhiệt độ môi trường thấp có thể khiến tổn thất nồng độ tăng và làm gia tăng chuyển đổi chất điện phân, dẫn tới sụt dung lượng. Tuy vậy, ở dòng điện tải cao, nhiệt độ chất điện phân có thể tăng hơn 15°C sau 10 chu kỳ sạc xả, qua đó ổn định dòng chảy và dung lượng.
Từ cơ sở đó, nghiên cứu chỉ ra hai chế độ vận hành của pin. Ở chế độ dòng chảy không đổi, hệ thống dễ mất ổn định khi lạnh. Trái lại, chế độ công suất bơm không đổi cho phép khắc phục nguy cơ mất điện. Khi áp dụng dòng điện cao hơn so với diện tích bề mặt trong chế độ này, pin tạo hiệu ứng “tự làm nóng”, nhờ vậy vẫn hoạt động bền vững ngay cả trong thời tiết giá rét.
Song song với việc ghi nhận các dạng tổn thất điện năng trong nhiều điều kiện, mục tiêu của nhóm là giúp những hệ thống lưu trữ quy mô lớn duy trì hiệu suất tối đa bất kể biến động theo mùa. Như Tech Xplore ghi nhận, pin dòng chảy đang là lựa chọn hữu ích cho quản lý năng lượng quy mô lớn, giúp lưới điện vận hành đáng tin cậy hơn.
Ý nghĩa thực tế khá rõ. Trong thời tiết lạnh, thay vì phụ thuộc vào nguồn cấp tăng thêm để bù tổn thất, người dùng có thể trông cậy vào pin lưu lượng và lưới điện địa phương để giữ khả năng tích trữ cao, từ đó giảm chi phí. Một hạ tầng lưu trữ ổn định hơn cũng làm giảm áp lực lên nhà máy điện, góp phần cắt giảm ô nhiễm carbon và ứng phó biến đổi khí hậu do đốt nhiên liệu hóa thạch.
Công trình hợp tác giữa Đại học Skoltech và Viện Vật lý và Công nghệ Moscow của Nga cùng Viện Công nghệ Cáp Nhĩ Tân của Trung Quốc vừa công bố trên Journal of Power Sources, mô tả chi tiết cách pin dòng chảy oxy hóa khử vanadi phản ứng trước các điều kiện môi trường khác nhau. Nghiên cứu này được kỳ vọng giúp các khu vực lạnh giá, như miền Bắc trong giai đoạn rét đậm, duy trì nguồn năng lượng ổn định cho sưởi ấm.
Nhóm tác giả xây dựng mô hình toán học để giải thích hiện tượng mất dung lượng khi nhiệt độ xuống thấp. Theo Mikhail Pugach từ Skoltech, nhiệt độ môi trường thấp có thể khiến tổn thất nồng độ tăng và làm gia tăng chuyển đổi chất điện phân, dẫn tới sụt dung lượng. Tuy vậy, ở dòng điện tải cao, nhiệt độ chất điện phân có thể tăng hơn 15°C sau 10 chu kỳ sạc xả, qua đó ổn định dòng chảy và dung lượng.
Từ cơ sở đó, nghiên cứu chỉ ra hai chế độ vận hành của pin. Ở chế độ dòng chảy không đổi, hệ thống dễ mất ổn định khi lạnh. Trái lại, chế độ công suất bơm không đổi cho phép khắc phục nguy cơ mất điện. Khi áp dụng dòng điện cao hơn so với diện tích bề mặt trong chế độ này, pin tạo hiệu ứng “tự làm nóng”, nhờ vậy vẫn hoạt động bền vững ngay cả trong thời tiết giá rét.
Song song với việc ghi nhận các dạng tổn thất điện năng trong nhiều điều kiện, mục tiêu của nhóm là giúp những hệ thống lưu trữ quy mô lớn duy trì hiệu suất tối đa bất kể biến động theo mùa. Như Tech Xplore ghi nhận, pin dòng chảy đang là lựa chọn hữu ích cho quản lý năng lượng quy mô lớn, giúp lưới điện vận hành đáng tin cậy hơn.
Ý nghĩa thực tế khá rõ. Trong thời tiết lạnh, thay vì phụ thuộc vào nguồn cấp tăng thêm để bù tổn thất, người dùng có thể trông cậy vào pin lưu lượng và lưới điện địa phương để giữ khả năng tích trữ cao, từ đó giảm chi phí. Một hạ tầng lưu trữ ổn định hơn cũng làm giảm áp lực lên nhà máy điện, góp phần cắt giảm ô nhiễm carbon và ứng phó biến đổi khí hậu do đốt nhiên liệu hóa thạch.
