Pin dòng chảy là một giải pháp lưu trữ năng lượng mới hiện nay. Công nghệ này được ra mắt nhằm khắc phục những hạn chế của pin lithium và pin ắc quy chì khi chúng chỉ lưu trữ được nguồn năng lượng nhỏ và có độ xả sâu giới hạn. Bài viết này sẽ giúp bạn hiểu rõ về pin dòng chảy, cách hoạt động và những ưu nhược điểm của loại pin này so với pin lithium, cùng tìm hiểu nhé!
Pin dòng chảy là gì?
Mặc dù pin lithium đang là loại pin dẫn đầu trên thị trường hiện nay khi chúng được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực của đời sống. Tuy nhiên loại pin này và cả pin axit chì đều có những nhược điểm về tuổi thọ là tương đối ngắn và pin không thể xả cạn. Đối với pin axit chì, độ xả sâu của pin là khoảng 60%, còn đối với pin lithium độ xả sâu khoảng 80%.
Để khắc phục các vấn đề này, các nhà khoa học đã phát triển một dòng pin mới đó là pin dòng chảy (tiếng anh là Flow Battery). Loại pin này hướng đến các ứng dụng lưu trữ năng lượng quy mô lớn.
Khác với các loại pin hóa học (pin lithium, pin ắc quy chì…), pin dòng chảy có thiết kế độc đáo.
Đối với pin lithium, dung dịch điện phân được đặt trong môi trường chung với các điện cực dương và điện cực âm.
Đối với pin dòng chảy, dung dịch điện phân được đặt trong các bình chứa bên ngoài, sau đó được bơm vào bộ phận chính để tạo ra dòng điện. Nếu bể chứa chất điện phân càng lớn thì pin có thể tạo ra càng nhiều điện.
Để dễ hiểu hơn, bạn có thể hình dung pin dòng chảy có 2 bộ phận chính sau:
- Một hộp có hai khoang chứa, bao gồm các điện cực và một màng ngăn.
- Hai bình chứa bên ngoài: Nơi chứa các dung dịch điện phân.
Cách thức hoạt động của pin dòng chảy
Quy trình nạp/ xả của pin dòng chảy diễn ra như sau:
Quá trình nạp điện: Hệ thống pin năng lượng mặt trời hoặc hệ thống điện gió sẽ tích điện cho các electron trong dung dịch điện phân ở bình anolyte. Các electron tích điện sau đó sẽ được đẩy vào bình catholyte có kết nối với cực âm. Quá trình trao đổi ion xảy ra trong các nửa khoang chứa được ngăn cách bởi màng ngăn.
Quá trình xả điện: Khi pin được bật, các electron sẽ chảy ngược trở lại vào bình chứa ban đầu thông qua một màng đặc biệt, màng này cho phép các electron đi qua nhưng ngăn chặn sự tiếp xúc trực tiếp giữa các chất hóa học trong hai khoang chứa dẫn điện tạo ra dòng điện.
So sánh pin dòng chảy và pin lithium ion
Ưu điểm
Khả năng lưu trữ năng lượng lớn: Khả năng lưu trữ của pin dòng chảy phụ thuộc vào kích thước của bình chứa chất điện phân. Nếu bình chứa càng lớn thì dung lượng lưu trữ của pin càng cao.
Dễ dàng tăng dung lượng lưu trữ: Để mở rộng dung lượng pin lưu trữ, bạn chỉ cần tăng kích thước của bình chứa một cách dễ dàng.
Cho phép xả cạn 100%: Khác với các loại pin sạc lại khác như pin lithium hay pin ắc quy chì, pin dòng chảy có thể xả hoàn toàn mà không lo ảnh hưởng đến tuổi thọ của pin.
Độ tự xả thấp: Do pin dòng chảy có bình chứa chất điện phân riêng, điều này giúp pin không bị hao hụt điện năng dù không sử dụng trong một thời gian dài.
Tuổi thọ cao hơn: Pin dòng chảy có tuổi thọ dài hơn do các điện cực không phải chịu những thay đổi về mặt hóa học và vật lý như các loại pin hóa học khác. Nếu như pin lithium có tuổi thọ trung bình khoảng 8 năm thì pin dòng chảy có tuổi thọ lên đến 30 năm.
An toàn hơn: Pin dòng chảy an toàn hơn vì chúng không chứa chất điện phân dễ cháy. Ngoài ra, chất lỏng được sử dụng trong các bình chứa thường là vanadi. Loại vật liệu này tuy hiếm và đắt tiền nhưng lại thân thiện với môi trường nên cũng an toàn hơn.
Nhược điểm
Chi phí sản xuất cao do sử dụng vật liệu quý hiếm là vanadi. Đây là vật liệu chính trong sản xuất pin dòng chảy. Bên cạnh đó, pin dòng chảy đòi hỏi nhiều máy bơm, hệ thống ống nước và bảo trì hơn so với pin lithium-ion nên chi phí sẽ tăng lên.
Pin có kích thước lớn, khó di chuyển: Pin có bộ phận bình chứa khá lớn nên việc di chuyển cũng rất khó khăn. Chính vì vậy, người ta thường lắp pin dòng chảy ở một vị trí cố định, không phải di chuyển.
Triển vọng của pin dòng chảy trong tương lai
Pin dòng chảy dường như đã khắc phục được hầu hết các hạn chế của pin lithium đang thống trị thị trường. Bao gồm việc cải thiện được tuổi thọ của pin, nâng cao khả năng lưu trữ để đáp ứng các nhu cầu lưu trữ năng lượng lớn. Tuy nhiên, loại pin mới này cũng gặp phải những thách thức về chi phí sản xuất, về diện tích lắp đặt và vấn đề kém linh hoạt trong việc di chuyển.
Mặc dù vậy, với những ưu điểm có được, pin dòng chảy vẫn được kỳ vọng sẽ trở nên phổ biến trong tương lai bởi ngành công nghiệp pin dòng chảy vẫn còn một chặng đường dài phát triển.
Như vậy, trên đây dienmattroivietnam.com đã giới thiệu tới bạn đọc về loại pin dòng chảy mới và những ưu nhược điểm của nó so với pin lithium đang thống trị thị trường hiện nay. Nếu còn bất cứ thắc mắc nào, hãy liên hệ ngay cho chúng tôi để được giải đáp kịp thời các thắc mắc bạn nhé!