Viện nghiên cứu và phát triển hạt nhân quốc gia của Nhật Bản đã phát triển loại pin sạc đầu tiên trên thế giới sử dụng uranium, mở ra khả năng tận dụng lượng lớn chất thải từ vật liệu phóng xạ phát sinh trong quá trình sản xuất nhiên liệu hạt nhân.
Theo Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Nhật Bản (JAEA), nhóm nghiên cứu đã xác nhận khả năng sạc và xả điện của loại pin sử dụng uranium làm “vật liệu hoạt động” để kích thích phản ứng hóa học và tạo ra điện năng.
Lượng uranium được sử dụng trong nghiên cứu có cùng tính chất hóa học với uranium nghèo – một sản phẩm phụ của quá trình làm giàu uranium tự nhiên để sản xuất nhiên liệu hạt nhân. Hiện tại, uranium nghèo không thể được sử dụng làm nhiên liệu cho các lò phản ứng thông thường.
“Những kết quả này có thể mang lại giá trị tài nguyên mới cho uranium nghèo,” JAEA cho biết trong thông cáo báo chí, đồng thời nhấn mạnh tiềm năng của loại pin này trong việc lưu trữ lượng điện dư thừa từ năng lượng tái tạo.
Nguyên mẫu pin thử nghiệm có đường kính 10 cm, cao 5 cm, sử dụng dung dịch điện phân chứa uranium làm điện cực âm và dung dịch điện phân chứa sắt làm điện cực dương. Pin có điện áp 1,3V, gần với mức 1,5V của pin kiềm tiêu chuẩn.
JAEA cho biết pin đã được sạc và xả 10 lần mà không có sự suy giảm đáng kể về hiệu suất, cho thấy độ ổn định tương đối.
Nếu công nghệ pin sạc uranium được mở rộng và đưa vào ứng dụng thực tế, nó có thể giúp tận dụng khoảng 16.000 tấn uranium nghèo đang được lưu trữ tại Nhật Bản và khoảng 1,6 triệu tấn trên toàn thế giới, theo JAEA.
Để tăng dung lượng lưu trữ của pin, cơ quan này có kế hoạch phát triển một loại “pin dòng oxy hóa khử” (redox flow battery) sử dụng bơm để tuần hoàn dung dịch điện phân, bắt đầu từ năm tài chính 2025 trở đi.
Tuy nhiên, việc lắp đặt loại pin này dự kiến sẽ bị giới hạn trong các khu vực kiểm soát phóng xạ, chẳng hạn như trong phạm vi nhà máy điện hạt nhân.
Cách mạng năng lượng phóng xạ. Nhật Bản đã phát triển loại pin sạc đầu tiên trên thế giới sử dụng chất thải từ vật liệu phóng xạ uranium. Ảnh: Sustainability Times
