ARPA-E (Cơ quan nghiên cứu nâng cao Dự án Năng lượng) cho biết các cảm biến tốt hơn và kiểm soát tốt hơn có thể cho phép các nhà sản xuất ô tô cắt giảm kích thước của pin từ 20 đến 50 phần trăm.
Các bộ pin xe điện có thể giảm từ 20% đến 30% và làm cho xe điện có giá cả phải chăng hơn, nếu cảm biến mới được phát triển để kiểm tra các ngăn trong bộ pin, theo nghiên cứu của Cơ quan nghiên cứu nâng cao các dự án năng lượng của chính phủ Mỹ (ARPA-E). Cơ quan này cho biết cảm biến như vậy có thể có hiệu quả to lớn hơn trên các phương tiện chạy bằng điện và nhiên liệu kết hợp vì kích thước giảm đến một nữa.
Cảm biến tốt hơn có thể cho biết những gì đang diễn ra bên trong của mỗi hàng trăm ngăn pin của bộ pin chiếc xe điện, cho phép các nhà sản xuất ô tô lưu trữ một cách an toàn năng lượng tối hơn. Một chương trình của ARPA-E trị giá 30 triệu đô la được tiến hành trong khoảng một năm đang tìm cách phát triển công nghệ này.
Phát triển các loại hóa chất mới cho pin có thể mất một thập kỷ hoặc hơn, vì thế làm tăng khả năng của những loại pin hiện có là một cách nhanh hơn để giảm chi phí của pin.
Hình minh họa
Các nhà sản xuất ô tô hiện nay không cho phép pin của họ được sạc điện mọi lúc mọi nơi, để tránh các cấp điện áp cao có thể làm thoái hóa các vật liệu pin hoặc trong một số trường hợp gây cháy. Họ cũng giữ một số năng lượng dự trữ trong trường hợp quá nóng hoặc các yếu tố khác làm giảm hiệu suất của pin. Họ thiết lập những biện pháp bảo vệ vì họ không biết chính xác những gì đang diễn ra bên trong mỗi ngăn pin, nhiệt độ, thành phần hóa học, các vấn đề cơ khí, điện áp tại mỗi điện cực….
Llan Gur, một nhà quản lý của chương trình cho biết “Chúng tôi đặt ra các câu hỏi, “làm thế nào để cải thiện những điều này? Phát triển hệ thống pin thế nào khi ta thực sự biết được những gì đang diễn ra bên trong các ngăn pin?”
Dựa trên mô phỏng máy tính, cơ quan này tin rằng các dữ liệu tốt hơn, kết hợp với cải tiến phần mềm điều khiển pin và các mô hình máy tính của pin, sẽ làm cho nó có thể điều khiển các ngăn pin hoạt động tối đa đến giới hạn của chúng. Vì thế các nhà sản xuất ô tô có thể nhận biết được nhiều hơn trong mỗi ngăn pin, họ có thể làm cho các bộ pin của họ nhỏ hơn mà không làm mất đi hiệu suất của chúng.
Một dự án tại Trung tâm nghiên cứu Palo Alto, một trong 14 dự án từ chương trình ARPA-E, đang phát triển cảm biến pin sợi cáp quang, vì chúng không dẫn điện, có thể dễ dàng được nhúng vào trong các ngăn pin mà không làm ảnh hưởng đến hiệu suất của chúng. Hệ thống cảm biến có thể làm tăng thêm khoảng 5% chi phí của một bộ pin, Ajay Rahgavani, người đứng đầu dự án nói. Nhưng ông nói rằng đổi lại các cảm biến này sẽ làm giảm tới 25% kích thước và chi phí của bộ pin.
Một dự án khác của ARPA-E, tại Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge, không chỉ phát triển cảm biến cho các ngăn pin riêng, mà còn công nghệ có thể làm mát và sưởi ấm một ngăn pin từ bên trong, giữ cho các ngăn pin ở nhiệt độ tối ưu và kéo dài tuổi thọ của nó.
Cũng là một phần của chương trình ARPA-E, Ford đang phát triển một thiết bị thử nghiệm pin cực kỳ chính xác có thể phát hiện khi một lượng nhỏ phản ứng hóa học không mong muốn diễn ra trong một ngăn pin. Mục tiêu ngắn hạn là sử dụng các thiết bị thử nghiệm để tăng tốc sự phát triển các loại hóa chất mới cho pin. “Tuy nhiên, một trong những mục tiêu là phải có phiên bản thu nhỏ” Alvaro Masias, một nhà nghiên cứu pin của Ford cho biết. Ông ta nói thêm, để có thể làm cho một chiếc xe kiểm soát được bao nhiêu năng lượng được sử dụng tùy thuộc vào hiệu suất pin và chiếc xe đang được lái như thế nào. “Nếu chúng ta có thể tùy chỉnh cách chúng ta kiểm soát pin, hơn là dựa trên các quy tắc chung cho tất cả mọi người, mỗi khách hàng có thể nhận biết được mọi thông tin có được từ bộ pin”.
Không phải ai cũng đồng ý rằng bộ cảm biến có thể làm giảm kích thước của pin nhiều như ARPA-E hy vọng. Bill Wallace, giám đốc nhóm kỹ thuật các hệ thống pin của GM, cho biết phát triển cảm biến tốt hơn là quan trọng, nhưng việc giảm kích thước pin 20% đến 50% có thể không khả thi. “Đó là một bước nhảy vọt lớn”, ông nói. Nó sẽ yêu cầu đạt được tất cả các cải tiến mà về mặt lý thuyết có thể, ông nói, có gì đó không thực tế. “Nhưng đó không phải là lý do để không tiến hành nghiên cứu nó,” ông nói thêm, GM mặc dù không phải là một phần của dự án ARPA-E, cũng đang nghiên cứu các cảm biến pin.
Biên tập bởi TechnologyMAG.net – Vũ
(Theo TechnologyReview)
