Nghiên cứu về Năng lượng bền vững và vật liệu tiên tiến (SEAM - Sustainable Energy and Advanced Materials)

Các vật liệu tiên tiến cho năng lượng bền vững đang đóng vai trò quan trọng trong việc đổi mới nguồn năng lượng và giảm thiểu ảnh hưởng của chúng ta đối với môi trường. Những vật liệu này được thiết kế để cải thiện hiệu suất và sự ổn định của các thiết bị năng lượng tái tạo như pin mặt trời, pin điện hóa, vật liệu lưu trữ năng lượng, và cả các vật liệu xây dựng thân thiện với môi trường.

Nhờ vào các tính chất đặc biệt như dẫn điện tốt, khả năng hấp phụ và lưu trữ năng lượng cao, khả năng chịu nhiệt và bền vững trong quá trình sử dụng, các vật liệu tiên tiến này đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra các hệ thống năng lượng hiệu quả và bền vững hơn.

Các nghiên cứu liên quan đến vật liệu tiên tiến cho năng lượng bền vững thường tập trung vào việc phát triển vật liệu mới, cải thiện quy trình sản xuất và tái chế, cũng như tối ưu hóa tính chất vật liệu để tăng cường hiệu suất và sự ổn định trong ứng dụng năng lượng tái tạo. Điều này có thể bao gồm sử dụng vật liệu carbon nano, vật liệu perovskite, vật liệu lưu trữ hydrogen, vật liệu phản ứng quang hóa, và nhiều vật liệu thông minh khác để cải thiện cả khía cạnh năng suất và bền vững của nguồn năng lượng tái tạo.

Hướng nghiên cứu về SEAM của Key CEPP Lab

Nghiên cứu về Carbon Aerogel (CA)

Carbon aerogel là một loại vật liệu siêu nhẹ và có cấu trúc rỗng, được biết đến với khả năng tạo ra cấu trúc xốp có khối lượng rất nhẹ và diện tích bề mặt lớn. Đặc tính đặc biệt của nó bao gồm khả năng cách âm, cách nhiệt, và khả năng hấp thụ khí độc tốt.

Được tạo ra thông qua quá trình gelation và loại bỏ dung môi từ các vật liệu carbon-based như graphene oxide hoặc polymer carbon, carbon aerogel có cấu trúc rỗng với các phần tử carbon liên kết với nhau tạo thành mạng lưới. Sự phát triển của các loại carbon aerogel đã tạo ra những ứng dụng đa dạng như trong lĩnh vực lưu trữ năng lượng, cách nhiệt trong quá trình sản xuất và công nghệ vật liệu, và trong các ứng dụng y tế như làm vật liệu lọc.

Do có diện tích bề mặt lớn và khả năng dẫn điện tốt, carbon aerogel cũng được sử dụng trong nghiên cứu về pin lithium-ion, cảm biến khí, và các ứng dụng về lưu trữ khí hydro. Khả năng tạo ra cấu trúc xốp siêu nhẹ và bền vững của carbon aerogel đã mở ra nhiều cơ hội trong việc ứng dụng nó vào các lĩnh vực công nghiệp, môi trường, và năng lượng.

Carbon aerogel được tổng hợp ở Key CEPP Lab

Nghiên cứu về Vật liệu tiên tiến trong chuyển đổi và lưu trữ năng lượng (ECG - Energy Conversion and Storage)

Vật liệu tiên tiến cho chuyển đổi và lưu trữ năng lượng đang đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển các công nghệ năng lượng tái tạo và hiệu quả. Những vật liệu này được thiết kế để cải thiện hiệu suất và ổn định của các thiết bị chuyển đổi năng lượng như pin mặt trời, pin lithium-ion, pin nhiên liệu, và các hệ thống lưu trữ năng lượng.

Vật liệu tiên tiến này có các đặc tính đặc biệt như khả năng dẫn điện tốt, khả năng lưu trữ năng lượng cao, khả năng chịu nhiệt và bền vững trong quá trình sử dụng. Các loại vật liệu thông minh như graphene, perovskite, các polyme dẫn điện, các vật liệu nano-structured, và các vật liệu lưu trữ hydrogen đang được nghiên cứu và phát triển để tối ưu hóa việc chuyển đổi và lưu trữ năng lượng.

Ví dụ, graphene có diện tích bề mặt lớn, khả năng dẫn điện tốt và cơ học linh hoạt, nó có thể được sử dụng trong việc tạo ra các thiết bị pin mặt trời hiệu quả và pin lithium-ion có dung lượng cao. Các vật liệu perovskite đang thu hút sự chú ý bởi khả năng tạo ra pin mặt trời hiệu suất cao với chi phí sản xuất thấp.

Nghiên cứu về vật liệu cho chuyển đổi và lưu trữ năng lượng tập trung vào việc phát triển các vật liệu mới, cải thiện quy trình sản xuất và tái chế, cũng như tối ưu hóa tính chất vật liệu để tăng cường hiệu suất và sự ổn định trong các ứng dụng năng lượng tái tạo. Điều này góp phần thúc đẩy sự phát triển của các công nghệ năng lượng bền vững và đóng góp vào việc giảm thiểu ảnh hưởng của chúng ta đối với môi trường.

Các hướng nghiên cứu về chuyển đổi và lưu trữ năng lượng ở Key CEPP Lab

Nghiên cứu về Chất bán dẫn (Semiconductor)

Bán dẫn là loại vật liệu chủ chốt trong ngành công nghiệp điện tử và năng lượng, chúng có khả năng dẫn điện một cách trung bình giữa các chất dẫn điện tốt (như kim loại) và các chất cách điện (như nhựa). Điều này tạo ra cơ hội lớn trong việc ứng dụng chúng trong nhiều lĩnh vực, bao gồm điện tử, năng lượng, và hoá học.

Trong lĩnh vực hoá học, bán dẫn có thể được sử dụng để tạo ra các cảm biến, thiết bị quang hóa, và thiết bị quang điện. Ví dụ, việc sử dụng semiconductor trong cảm biến khí thải có thể giúp theo dõi và kiểm soát chất lượng không khí. Công nghệ quang hóa dựa trên bán dẫn có thể ứng dụng trong việc chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành điện năng hoặc sản xuất các vật liệu quang hóa.

Ngoài ra, bán dẫn cũng đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển các thiết bị pin mặt trời, pin điện hóa và pin quang năng. Các vật liệu bán dẫn như silic và các loại bán dẫn hữu cơ đang được nghiên cứu và phát triển để tạo ra các pin có hiệu suất cao và chi phí sản xuất thấp hơn.

Qua việc nghiên cứu và phát triển về bán dẫn trong lĩnh vực hoá học, chúng ta có thể tận dụng tính linh hoạt và tính ứng dụng rộng rãi của chúng để tạo ra các sản phẩm và thiết bị có ảnh hưởng tích cực đối với môi trường và cuộc sống hàng ngày.

Các hướng nghiên cứu về chất bán dẫn ở Key CEPP Lab