Nhóm nghiên cứu Indonesia mất ba năm, từ 2018, để phát triển cục “pin xanh” có thành phần bã cà phê, gáo dừa, rác nhựa – Ảnh: Channel News Asia

Theo Đài Channel News Asia, nghiên cứu này được ví như “một mũi tên bắn hai con chim” vì Indonesia vừa có lượng rác bã cà phê lớn lại vừa có tham vọng lớn với ngành sản xuất pin xe điện.

Ngoài bã cà phê, nhóm nghiên cứu cũng xử lý gáo dừa thành carbon hoạt tính, để dùng cho cực dương của viên pin.

Trưởng nhóm nghiên cứu, giáo sư Anne Zulfia Syahrial cho biết pin lithium-ion của họ được làm từ lithium titanate oxide (LTO), có khả năng tạo ra dòng điện ổn định hơn so với pin lithium graphite được sử dụng trong hầu hết các xe điện hiện nay.

LTO không dễ bị đoản mạch trong quá trình sạc nhưng dung lượng của LTO chỉ là 175 miliampe giờ/gram, kém hơn so với dung lượng của graphite là 372 miliampe giờ/gram.

Để khắc phục, họ phải chế tạo tấm Graphene để trộn với LTO. Graphene là một loại siêu vật liệu mới được các nhà khoa học phát minh ra trong khoảng 20 năm gần đây.

Phát minh này giúp nhóm tác giả đoạt giải Nobel vật lý năm 2010. Graphene có nhiều ưu điểm như mỏng nhẹ, siêu bền, siêu cứng và có tiềm năng to lớn trong ứng dụng sản xuất viên pin.

Ý tưởng sử dụng bã cà phê, rác thải nhựa, gáo dừa xuất hiện vì nhóm nghiên cứu muốn giúp giải quyết các vấn đề đau đầu về rác thải của Indonesia. Tuyệt vời hơn, các vật chất này làm viên pin lithium-ion của họ nhẹ hơn, thời gian sạc nhanh hơn.

Pin graphite lithium sử dụng trong các xe điện hiện nay nặng khoảng 500kg, trong khi pin LTO chỉ khoảng 300kg. Pin LTO chỉ cần 30 phút để sạc đầy trong khi đa số các pin xe điện hiện nay cần đến 2 giờ. Nhóm nghiên cứu đang tìm cách để giảm thời gian sạc xuống chỉ còn 15 phút.

Họ cũng sẽ xem xét các loại bã cà phê khác nhau để xác định loại nào hoạt động như than chì tốt nhất và giữa rác nhựa, bã cà phê và gáo dừa thì loại nào cho đặc tính tốt nhất.

Quy trình xử lý bã cà phê thành graphene khá đơn giản, chỉ mất vài tiếng.

1. Rửa bã cà phê với ethanol

2. Sấy khô bã cà phê ở nhiệt độ 120 độ C trong 2 giờ.

3. Nung nóng bã cà phê ở nhiệt độ 150 độ C trong 6 giờ.

4. Lọc và sấy khô cặn

5. Phân hủy cặn ở 900 độ C trong 3 giờ

6. Hòa các cặn đã phân hủy ở bước 5 vào acid sulfuric 10%

7. Kiểm tra carbon và tạo tấm Graphene.

Nghiên cứu được công bố vào tháng trước đang nhận được sự quan tâm lớn. Hiện nay, nhóm nghiên cứu cho biết họ không thể sản xuất số lượng pin lớn nếu không có sự đồng hành của các nhà sản xuất pin.