Pin chay theo thời gian và cách khắc phục bạn đã biết

Một giọt xăng, một cây diêm và một viên pin, tất cả đều lưu trữ năng lượng - nhưng sau khi tiêu thụ hết năng lượng, chỉ có pin là có thể tái chế. Điều này bởi vì, từ mặt hóa học, một viên pin hỏng thực sự không khác biệt nhiều so với một pin mới.

Pin hoạt động như thế nào?

Hầu hết các loại pin mà chúng ta sử dụng ngày nay tận dụng việc một số kim loại thích cho electron và một số khác thích nhận electron. Ví dụ, trong một pin kiềm AA thông thường, kim loại kẽm phản ứng với ion hydroxit, biến thành oxit kẽm và giải phóng electron tại cực âm, các electron sẽ theo dây dẫn đi qua thiết bị điện mà trong trường hợp này là bóng đèn và sau đó quay trở lại viên pin tại cực dương, nơi chúng được nhận bởi dioxit mangan. Các loại pin khác nhau có thể sử dụng các kim loại khác nhau nhưng về cơ bản thì đều sử dụng một cặp phản ứng hóa học để tạo ra dòng electron.

Hầu hết các loại pin, kể cả pin một lần sử dụng, trên lý thuyết đều có thể sạc lại. Điều này bởi vì kim loại và các chất hóa học khác vẫn nằm ngay đó. Khác hoàn toàn so với xăng, các phân tử hydrocarbon sau khi phản ứng sẽ tạo thành khí thải và bay đi. Bạn không thể thu thập lại khí thải chuyển đổi thành xăng trở lại, nhưng ở pin thì khác, bạn có thể chuyển đổi oxit kẽm trở lại thành kẽm dễ dàng hơn rất nhiều.

Pin sử dụng một lần và pin sạc khác nhau như thế nào?

Vậy bạn có thể cố gắng sạc lại loại pin sử dụng một lần không? Câu trả lời là không vì trong pin sạc các phản ứng hóa học chỉ xảy ra theo một chiều, khi buộc các phản ứng này đổi chiều sẽ dẫn đến một loạt các phản ứng phụ tạo ra các tạp chất làm giảm dung lượng của pin và có thể làm hỏng cấu trúc bên trong của pin, dẫn đến mất điện và hỏng hóc.

Pin sạc lại được thiết kế để tránh những vấn đề này. Cùng tìm hiểu viên pin Lithium-ion. Cả hai mặt của chúng có cấu trúc như là nhiều “bến cảng”. Vì vậy, khi pin đang cung cấp năng lượng cho một thiết bị, những "chiếc tàu" Lithium nhường điện tử của chúng để cung cấp năng lượng cho mạch điện, sau đó chúng đi qua mặt bên kia của pin, đậu vào một cách gọn gàng, có tổ chức và gặp gỡ với các electron có năng lượng thấp hơn. Khi pin ở trạng thái được sạc thì điều ngược lại xảy ra.

Vì sao pin có thể được sạc lại và thường bị “chai” theo thời gian?

Trong suốt hàng trăm, đôi khi hàng ngàn chu kỳ sạc, một số “chiếc tàu” Lithium ion có xu hướng lệch hướng và tham gia vào các phản ứng phụ, tạo ra các chất tăng trở nội của pin, từ đó làm mất hiệu suất và công suất dần dần cho đến khi nó "chai". Ngay cả khi điều đó xảy ra, bạn vẫn có thể tái sinh pin hỏng bằng cách tái chế chúng.

Làm cách nào để tái chế pin?

Cốt lõi của hầu hết quá trình tái chế pin là nung chảy các thành phần kim loại. Quá trình này loại bỏ các tạp chất, trả lại kim loại về trạng thái ban đầu. Thật không may, ở nhiều quốc gia, bạn không thể chỉ đơn giản là vứt pin vào thùng tái chế thông thường. Bạn phải mang chúng đến điểm thu gom pin hoặc trung tâm tái chế. Điều này có thể gây phiền toái, nhưng hoàn toàn xứng đáng với thời gian và công sức, vì tái chế pin là rất quan trọng.

Không chỉ ngăn chặn kim loại nặng từ pin rò rỉ ra và gây ô nhiễm môi trường, mà nó còn bảo vệ các nguồn tài nguyên quý hiếm và quan trọng. Trái đất có khoảng 22 triệu tấn Lithium chỉ đủ cho việc cung cấp cho 2,5 tỷ xe điện và còn chưa tính đến các thiết bị dùng pin sạc khác như laptop, điện thoại và bất cứ thứ gì sử dụng pin Lithium-ion.

Tuy nhiên, hiện nay, hầu hết pin Lithium-ion không được sản xuất với ý định tái chế. Thiết kế phức tạp và không đạt chuẩn với các thành phần được ghép lại bằng keo gần như không thể phá hủy. Vì vậy, hiện nay, chưa đến 5% pin Lithium-ion được tái chế. Trong thế kỷ tới, chúng ta sẽ cần tái chế một số lượng lớn pin xe điện, vì vậy các nhà khoa học đang nghiên cứu làm cho quá trình tái chế pin trở nên rẻ hơn và thân thiện với môi trường hơn vì quá trình nung chảy sử dụng rất nhiều năng lượng và tùy thuộc vào loại pin, có thể tạo ra các chất phụ gây hại.

Nguồn :TED-Ed