Trữ điện bằng giấy siêu mỏng

Không chỉ có khả năng lưu trữ tương đương siêu tụ điện, vật liệu giấy trữ điện mới có thể sạc lại hàng trăm lần với mỗi lần sạc chỉ kéo dài vài giây.

Mỗi tờ giấy đường kính 15 cm có thể trữ được một Fara điện. Ảnh: Thor Balkhed.

Các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm thiết bị điện hữu cơ thuộc Đại học Linköping, Thụy Điển, phát triển một loại giấy đặc biệt có khả năng lưu trữ năng lượng điện. Vật liệu mới có thành phần gồm sợi nano xơ và polymer dẫn điện. Kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí Advanced Science hôm 2/12.

Mỗi tờ giấy có đường kính khoảng 15 cm và độ dày chưa đến một milimet, có thể trữ năng lượng bằng một Fara, tương đương với một siêu tụ điện hiện nay trên thị trường. Loại giấy này có thể được sạc lại hàng trăm lần và mỗi lần sạc chỉ mất vài giây để trữ đầy năng lượng.

"Các loại màng mỏng có chức năng như tụ điện đã được nghiên cứu trước đây. Những gì chúng tôi làm là tạo ra loại vật liệu thực sự trong không gian ba chiều", giáo sư Xavier Crispin, đồng tác giả nghiên cứu, chia sẻ với Phys Org.

Những ứng dụng tiềm năng của giấy trữ điện. Ảnh: Đại học Linköping.

Giấy trữ điện trông giống một tấm nhựa nhẹ nhưng chắc chắn, thậm chí có thể dùng để tạo hình chim thiên nga theo kiểu origami.

Nền tảng cấu trúc của loại giấy này là các sợi nano xơ (nanocellulose) có đường kính 20 nm hình thành trong nước với áp suất cao. Sau đó, những sợi nano xơ này được phủ một lớp mỏng polymer tích điện ngâm dung dịch nước.

"Các sợi xơ với lớp phủ polymer sẽ xoắn với nhau, trong khi chất lỏng xen kẽ ở giữa đóng vai trò điện phân," nghiên cứu sinh tiến sĩ Jesper Edberg giải thích.

Loại giấy tạo từ chất xơ và polymer này cho phép dẫn đồng thời cả điện tử và hạt ion, điều này giải thích khả năng lưu trữ năng lượng đặc biệt của nó. Kết quả này cũng mở ra cánh cửa cho những nghiên cứu tiếp theo để phát triển loại giấy có công suất cao hơn.

Không giống như các loại pin và tụ điện hiện nay trên thị trường, giấy trữ điện mang nhiều ưu điểm như sản xuất từ ​​vật liệu đơn giản – chất xơ dễ tái tạo và loại polymer có sẵn. Giấy có trọng lượng nhẹ, không chứa hóa chất nguy hiểm, kim loại nặng và chống thấm nước.

Giấy trữ điện mới cũng giống như giấy thông thường, cần phải khử nước trong quá trình chế tạo. Đây là thách thức trong việc chế tạo sản phẩm này ở quy mô công nghiệp.

Thanh Tùng