Ba nhà khoa học đi đầu trong các giải pháp năng lượng mới

Ba nhà khoa học: Shirley Meng, Anne Lyck Smitshuysen và Ying Chuan Tan đã thực hiện tiếp cận đa chiều để tìm ra các giải pháp năng lượng. Trong đó, công nghệ sản xuất, chuyển đổi và lưu trữ năng lượng là trọng tâm trong nỗ lực của các nhà nghiên cứu này.
10/09/2022 - 05:18 PM 121 lượt xem
Ba nhà khoa học: Shirley Meng, Anne Lyck Smitshuysen và Ying Chuan Tan đã thực hiện tiếp cận đa chiều để tìm ra các giải pháp năng lượng. Trong đó, công nghệ sản xuất, chuyển đổi và lưu trữ năng lượng là trọng tâm trong nỗ lực của các nhà nghiên cứu này.
Shirley Meng, Anne Lyck Smitshuysen và Ying Chuan Tan (từ trái sang) đã thực hiện tiếp cận đa chiều để tìm ra các giải pháp năng lượng.
 
Để đáp ứng một cách bền vững nhu cầu năng lượng toàn cầu, các quốc gia bắt buộc phải kết hợp nhiều cách tiếp cận trong vấn đề năng lượng. Ba nhà khoa học trên đang theo đuổi những đột phá trong các lĩnh vực nghiên cứu năng lượng đang được quan tâm bao gồm: hydro, mạng pin lưới và điện phân CO2.

ANNE LYCK SMITSHUYSEN: Năng lượng hydro
Anne Lyck Smitshuysen muốn tìm ra một cách tiếp cận hiệu quả với chi phí thấp để khai thác tiềm năng của hydro trong phân tử nước. Hiện tại, cô đang là nghiên cứu sinh tại Đại học Kỹ thuật Đan Mạch ở Kongens Lyngby với các nghiên cứu tập trung vào các tế bào điện phân oxit rắn sử dụng dòng điện để tách nước thành hydro và oxy.
Lyck Smitshuysen đã nghiên cứu phát triển khuôn in 3D để bảo vệ các tế bào gốm không bị cong vênh và nứt vỡ trong quá trình sản xuất, giúp tăng kích thước tế bào từ 150 cm2 lên 1.000 cm2.  Lyck Smitshuysen nói: “Bằng cách nâng cấp quy trình, chúng tôi có thể làm giảm giá thành việc sử dụng điện phân trong các ứng dụng quy mô lớn”. Việc đổi mới quy trình này được ước tính rằng có thể giảm tới 15% chi phí sản xuất nhiên liệu hydro.
Nghiên cứu này được trình bày tại hội nghị quốc tế của Hiệp hội gốm sứ Hoa Kỳ về gốm sứ tiên tiến và vật liệu tổng hợp vào tháng 1 năm nay, và đã mang về cho Lyck Smitshuysen giải thưởng Flemming Bligaard với trị giá 67.000 euro (68.000 đô la Mỹ) dành cho các nhà nghiên cứu về năng lượng bền vững từ Quỹ Ramboll ở Đan Mạch. Lyck Smitshuysen cũng là người lọt vào vòng chung kết cho Giải thưởng Nhà lãnh đạo Hydro Tương lai năm 2022 từ Hội đồng Năng lượng Bền vững, một cơ quan trong ngành có trụ sở tại London.
Bên cạnh công việc nghiên cứu, Lyck Smitshuysen cũng là chuyên gia pin nhiên liệu tại DynElectro, một công ty khởi nghiệp của Đan Mạch tập trung vào năng lượng dựa trên hydro. Vào tháng 3, một bài báo mà cô là đồng tác giả đã giới thiệu thành công của công ty trong việc tăng tuổi thọ của các tế bào thủy phân bằng cách tăng nhanh chu kì giữa dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều.
Lyck Smitshuysen cho biết: “Hiện tại, có vẻ như chúng ta có thể kéo dài thời gian tồn tại của những tế bào pin này từ hai hoặc ba năm lên ít nhất là năm năm. Bởi vì là những kỹ sư, chúng tôi sẽ không nói thời gian tồn tại của pin là vô hạn. Tại một số thời điểm, điều gì đó sẽ diễn ra theo một cách nào đó mà chúng tôi không đoán trước được".
Các tế bào có tuổi thọ cao hơn sẽ giúp giảm hơn nữa chi phí sản xuất, một bước quan trọng hướng tới một hệ thống năng lượng xanh hơn. Lyck Smitshuysen nói: “Tôi muốn làm điều gì đó để hướng tới một xã hội không các-bon."

SHIRLEY MENG: Giải pháp lưu trữ năng lượng
Shirley Meng cho rằng trong tương lai mạng lưới điện cần đến nhiều pin lưu trữ công suất megawatt để lưu trữ năng lượng thu được từ năng lượng gió và mặt trời. Chính điều này đã giúp Meng cảm thấy buộc phải rời phòng thí nghiệm của mình tại Đại học California, San Diego, để gia nhập Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne, nơi cô hiện là trưởng nhóm của Trung tâm Hợp tác Argonne cho Khoa học lưu trữ năng lượng. Shirley Meng chia sẻ: “Chúng tôi cần một phòng thí nghiệm quốc gia để thực hiện những việc trên quy mô lớn hơn.
Nguồn pin quy mô lớn đòi hỏi độ chính xác ở quy mô nano. Trong một bài đánh giá được xuất bản vào tháng 4, Meng và nhóm của cô đã mô tả việc sử dụng trí thông minh nhân tạo và chụp cắt lớp tia X - một kỹ thuật ảnh y tế phổ biến - để quan sát chức năng của pin và sự suy giảm của pin bao gồm cả pin ion lithium.
Mỗi một chút hao mòn, dù nhỏ đến đâu, đều làm giảm năng lượng và tuổi thọ của pin. Shirley Meng chia sẻ: “Chúng tôi đang phát triển các công cụ cho phép chẩn đoán và định lượng sự suy giảm của pin, từ đó cho phép đưa ra các giải pháp kỹ thuật để giúp pin có tuổi thọ hàng thế kỷ. Cho dù chúng cung cấp năng lượng cho ô tô hay toàn bộ cộng đồng, pin đều phải bền và có thể tái chế”. Cô ấy muốn tận dụng tối đa mọi nguyên tử lithium hoặc bất kỳ nguồn tài nguyên nào khác dùng để sản xuất pin. MENG cho biết: “Một khi chúng tôi lấy tài nguyên từ mặt đất, tôi muốn chúng đóng góp vào lưới điện mãi mãi. Tăng tuổi thọ của pin cũng làm giảm chi phí tổng thể cho mỗi kilowatt.giờ, một khía cạnh quan trọng của bất kỳ hình dung lại nào về mạng lưới năng lượng của thế giới.
Mặc dù cô ấy tự gọi mình là “người pin”, Meng nhấn mạnh rằng sẽ cần nhiều nguồn năng lượng và chiến lược lưu trữ để cung cấp năng lượng cho mạng lưới điện trong tương lai. Cô ấy hình dung ra một hỗn hợp pin ion và 'pin dòng chảy - flow batteries', nó cho phép dự trữ năng lượng trong các bồn chất lỏng. Cô cũng nhận thấy vai trò quan trọng của hydro trong sản xuất và lưu trữ năng lượng, tuy nhiên cô vẫn cho rằng pin sẽ là nền tảng.
Theo Chris Woolston:  “Chúng ta có đủ mặt trời; chúng ta có đủ gió. Pin là mảnh ghép cuối cùng còn thiếu để một lưới điện hoạt động ổn định và bền vững ”.

 YING CHUAN TAN: Chuyển đổi các-bon
Từ khi còn là sinh viên đại học tại Singapore, việc nghiên cứu và phát triển các nguồn năng lượng bền vững đã là động lực và đam mê của Ying Chuan Tan. Hiện nay, Ying Chuan Tan là nhà nghiên cứu kỹ thuật hóa học và sinh học phân tử tại Viện Bền vững Hóa chất, Năng lượng và Môi trường (ISCE2), được thành lập bởi Cơ quan Khoa học, Công nghệ và Nghiên cứu của Singapore vào tháng 3, và anh ấy quan tâm đến một công nghệ mới nổi:  điện phân CO2.
Quá trình này liên quan đến việc sử dụng điện phân nước để chuyển đổi CO2 trực tiếp thành etanol, ethylene và các hóa chất có giá trị khác - thay vì lấy chúng từ nhiên liệu hóa thạch. Tan nói: “Điều này giúp làm cho phát triển bền vững hơn. Nó cũng có thể giúp giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu. Việc thu nạp CO2 từ khí quyển và lưu trữ nó sâu dưới lòng đất là rất tốn kém. Điện phân mang lại một giải pháp thay thế hiệu quả về chi phí, thêm vào đó là tạo ra các sản phẩm đa các-bon hữu ích trong khi sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo.
Tuy nhiên, để công nghệ non trẻ này phát huy được tiềm năng của nó, tỷ lệ hiệu suất chuyển hóa các-bon cần phải được nâng lên 50% hoặc cao hơn, so với mức 30% hiện tại. Vào năm 2019, Tan chuyển đến Viện Khoa học và Công nghệ Tiên tiến Hàn Quốc, ở Daejeon, để nâng cao kiến ​​thức của mình về công nghệ, trước khi trở lại Singapore vào năm 2021.
Tan đang tìm kiếm các chất xúc tác mới. Vì bạc và vàng được sử dụng để sản xuất CO, nhưng chúng đắt tiền. Niken với kích thước nano là một giải pháp thay thế đầy hứa hẹn, tuy nhiên việc tìm ra phương pháp để nó hoạt động tốt trên điện cực là một thách thức lớn. Vào năm 2021, nhóm của Tan đã mô tả cách các ống nano các-bon trong niken tối đa hóa các vị trí hoạt động có sẵn để liên kết, đồng thời tạo điều kiện cho dòng electron không bị gián đoạn. Điều này cho phép CO2 được khử thành CO nhanh hơn.
Tan cũng đang nghiên cứu các thông số trong quá trình, chẳng hạn như độ dày lớp phủ chất xúc tác, loại chất điện phân và tốc độ dòng CO2, có thể làm thay đổi hiệu suất chuyển đổi như thế nào. Vào năm 2020, nhóm của Tan đã phát hiện ra rằng việc đưa nhiều CO2 vào hệ thống không nhất thiết sẽ tạo ra một lượng lớn hơn các sản phẩm đa các-bon mong muốn, trái với giả định của nhiều nhà nghiên cứu.
Kể từ khi Tan chuyển về nước, trọng tâm của anh ấy là tìm cách hỗ trợ ngành công nghiệp hóa chất của Singapore để nó duy trì tính cạnh tranh. Anh nói “Tôi hy vọng công nghệ của mình có thể được sử dụng trên toàn cầu”.
 

Thông báo: Hội thảo Du học và Chương trình sàng lọc trước tuyển sinh của NAIST-DMS (Nhật Bản) năm 2022

Viện Khoa học và Công nghệ Nara (Nara Institure of Science and Technology - NAIST) sẽ tổ chức buổi Hội thảo du học dành cho các bạn sinh viên có mong muốn học tập tại NAIST dưới hình thức trực tuyến vào ngày 6/10/2022.
Xem chi tiết

Thông báo kế hoạch tổ chức "The 1st IMS Young Minds Poster Meeting"

Với mục đích khơi dậy và bồi dưỡng tình yêu khoa học, niềm đam mê, sự năng động và tính sáng tạo trong công việc của thanh niên và thế hệ trẻ của Viện. Đồng thời, từng bước xây dựng môi trường trao đổi khoa học nhằm thúc đẩy sự tăng cường hợp tác nghiên cứu cho các đoàn viên, thanh niên, các nhà khoa học trẻ trong Viện. Ban chấp hành Chi đoàn Viện Khoa học vật liệu xin thông báo Kê hoạch tổ chức “The 1st IMS Young Minds Poster Meeting”.
Xem chi tiết

Đại hội các chi bộ trực thuộc Đảng bộ Viện Khoa học vật liệu nhiệm kỳ 2022-2025 thành công tốt đẹp

Trong các ngày từ 22/7 đến 29/7 năm 2022, sáu chi bộ trực thuộc Đảng bộ Viện Khoa học vật liệu đã tổ chức thành công Đại hội chi bộ nhiệm kỳ 2022 - 2025.
Xem chi tiết

CHI ĐOÀN THANH NIÊN VIỆN KHOA HỌC VẬT LIỆU DÂNG HƯƠNG TRI ÂN, TƯỞNG NHỚ CÁC ANH HÙNG LIỆT SĨ NHÂN KỶ NIỆM 75 NĂM NGÀY THƯƠNG BINH LIỆT SĨ (27/7/1947- 27/7/2022) TẠI NGHĨA TRANG MAI DỊCH

Ngày 27/7 hàng năm đã đi vào lịch sử đất nước như một dấu ấn nhắc nhở mọi người về truyền thống "uống nước nhớ nguồn", "ăn quả nhớ người trồng cây" của dân tộc Việt Nam, là dịp “tỏ lòng hiếu nghĩa bác ái” đối với các thương binh, gia đình liệt sĩ.
Xem chi tiết

Chi Đoàn Viện Khoa học vật liệu tổ chức Toạ đàm thanh niên nhân kỷ niệm 29 năm ngày thành lập Viện

Trong không khí phấn khởi chào mừng kỷ niệm 29 năm ngày thành lập Viện Khoa học vật liệu (11/6/1993 – 11/6/2022), kết hợp chương trình công tác năm 2022 của Đoàn thanh niên, dưới sự chỉ đạo của Đảng ủy và Ban lãnh đạo Viện, BCH Chi Đoàn Viện KHVL tổ chức buổi tọa đàm với chủ đề “Thanh niên IMS với sự lựa chọn con đường khoa học”.
Xem chi tiết
Viện khoa học vật liệu
  • 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội
  • Điện thoại: 024 37564 129
  • Email: office@ims.vast.ac.vn
  • Giờ làm việc: 08h30 tới 17h00 từ thứ Hai đến thứ Sáu
© 2021 Bản quyền thuộc về VIỆN KHOA HỌC VẬT LIỆU.