Nghiên cứu loại pin tuổi thọ cao dùng cho xe lửa điện
Thứ hai, 14/01/2013 - 13:46
Một nhóm các nhà nghiên cứu ở Penn State đang phát triển những phương pháp có hiệu quả chi phí để kéo dài tuổi thọ cho pin điện.
Xe lửa ở đường sắt số 999 phía nam Norfolk là đầu máy xe lửa đầu tiên hoàn toàn chạy bằng pin điện ở Mỹ. Tuy nhiên, chỉ cần một trong số hàng ngàn pin chì-axit bị chết thì đầu máy sẽ không hoạt động. Để giải quyết vấn đề này, một nhóm các nhà nghiên cứu ở Penn State đang phát triển những phương pháp có hiệu quả chi phí để kéo dài tuổi thọ cho pin điện.
Pin của đầu máy xe lửa thử nghiệm, cũng giống như pin dùng cho ô tô, có thể sạc lại cho tới khi chúng bị chết hoàn toàn. Một vấn đề chính gây hỏng và làm chết pin chì-axit là quá trình sunfat hóa, một sự giảm tuổi thọ của pin gây ra do sạc và xả pin thường xuyên tạo ra chì sunfat.
Trong một nghiên cứu gần đây, các nhà khoa học đã tìm cách cải thiện quá trình quản lý pin thườn xuyên. Phương pháp này đơn giản, tiết kiệm và không gây hại – sử dụng ít nhất số lượng cảm biến, điện tử và phần cứng hỗ trợ trong khi vẫn duy trì hiệu quả và giảm quá trình sunfat hóa.Christopher Rahn , giáo sư về kỹ thuật cơ khí cho biết: “Chúng tôi muốn đảo ngược quá trình sunfat hóa để “trẻ hóa” pin và kéo dài tuổi thọ của chúng”.
Ông Rahn, cùng với các trợ lý Ying Shi và Christopher Ferone đã kéo dài một pin chì-axit trong ba tháng theo cách mà pin này được sử dụng trong xe lửa. Họ sử dụng một quá trình mang tên quang phổ học trở kháng điện tử (electroimpedance spectroscopy) và sạc, xả pin hoàn toàn để xác định cơ chế chính. Qua đó, các nhà nghiên cứu xác định được quá trình sunfat hóa trong một trong sáu viên pin. Sau đó, họ thiết kế một phương pháp có thể sạc pin và giảm quá trình sunfat hóa, nhưng vẫn có thể ngừng sạc pin khi những yếu tố khác làm hư hại pin xuất hiện. Phương pháp này đã làm “sống lại” những pin chết và tăng tổng công suất. Các nhà nghiên cứu trình bày kết quả của mình trong số gần đây của tờ tạp chí Journal of Power Sources.
Ông Rahn phát biểu: “Chúng tôi giảm hiện tượng sunfat hóa và tăng công suất của pin. Chúng tôi không thể phục hồi pin như mới, tuy nhiên chúng tôi đã tạo ra một bước nhảy lớn”.
Kim Anh (theo Phys.org/news/)