Vì sao pin sạc có thể tái sử dụng nhiều lần?

Một trong những cảm giác khó chịu nhất chính là đang gọi điện thoại thì tắt nguồn. Lúc đó cứ muốn ném phắt viên pin đi cho rồi nhưng thật sự thay vì ném đi, bạn nên cảm ơn chúng vì đó là một trong những thành tựu vĩ đại của khoa học. Chúng cho phép điện thoại thông minh và những công nghệ khác tồn tại mà không cần mớ dây nguồn rối rắm. Nhưng ngay cả những viên pin tốt nhất cũng cạn năng lượng mỗi ngày và cuối cùng hết hẳn vì thế pin sạc ra đời.

Vì sao những viên pin lại có thể chứa được một nguồn năng lượng lớn?

Vào những năm 1780, hai nhà khoa học người Ý, Luigi Galvani, Alessandro Volta và một con ếch đã thực hiện nhiều cuộc thí nghiệm. Galvani dùng một dụng cụ kim loại chạm lên những dây thần kinh của chân ếch khiến cơ bắp co giật. Galvani gọi đó là điện thân thể, tin rằng nó có thể được chứa trong nhiều dạng sống. Nhưng Volta không đồng ý, phản đối rằng chính kim loại làm chân ếch co lại.

Cuộc tranh luận cuối cùng cũng kết thúc bằng thí nghiệm đột phá của Volta. Ông thí nghiệm ý tưởng của mình với một chồng xen kẽ các lớp đồng và kẽm, ngăn cách chúng bằng giấy hoặc vải có tẩm dung dịch muối. Những gì xảy ra trong thí nghiệm của Volta được gọi là oxi hoá - khử. Kẽm bị oxi hoá mất đi electron, sau đó, trong quá trình khử, ion trong nước nhận electron, tạo ra khí hydro. Nhưng lúc đó Volta lại tưởng rằng phản ứng xảy ra ở đồng, thay vì trong dung dịch.

Tuy vậy, ngày nay chúng ta vẫn trân trọng phát hiện của ông bằng cách đặt tên đơn vị chuẩn của điện thế là "Volt". Vòng tuần hoàn oxi hoá - khử tạo ra dòng điện giữa hai chất và nếu bạn gắn một bóng đèn giữa chúng, năng lượng sẽ được truyền vào bóng đèn và phát sáng.

Kể từ đó, các nhà khoa học đã không ngừng phát triển nghiên cứu của Volta. Họ thay thế dung dịch bằng viên pin khô chứa những chất đặc quánh nhưng nguyên lý thì vẫn như vậy. Kim loại bị oxi hoá sẽ gửi đi những electron để tạo ra năng lượng cho các thiết bị trước khi bị quá trình khử hấp thụ. Nhưng lượng kim loại của viên pin nào cũng có giới hạn và khi chúng bị oxi hoá gần hết, viên pin “hết pin” và phải bỏ đi. Để giải quyết tình trạng này, các nhà khoa học đã tìm cách đảo ngược quá trình này và pin sạc ra đời.

Vì sao pin sạc có thể tái sử dụng nhiều lần?

Bằng cách làm cho phản ứng oxi hóa - khử xảy ra theo chiều ngược lại. Electron có thể được giải phóng theo chiều ngược lại bằng cách đặt vào đó một dòng điện. Cắm sạc vào ổ cắm để lấy điện sẽ làm xảy ra phản ứng tái tạo kim loại, tạo thêm các electron để viên pin sẵn sàng bị oxi hóa trong lần dùng kế tiếp.

Nhưng cũng không thể sạc được mãi mãi. Việc lặp đi lặp lại quá trình này theo thời gian tạo ra những khiếm khuyết trên bề mặt kim loại ngăn cản chúng bị oxi hóa hoàn toàn. Electron không thể tiếp tục chạy thông suốt trong mạch dẫn đến viên pin bị chai và hỏng. Những viên pin mới và tiên tiến hơn có thể duy trì và dùng được vài ngàn lần sạc.

• Ngẩn ngơ chiêm ngưỡng những vùng đất được sương mù bao phủ
• Vụ va chạm có thể tạo ra Mặt trăng 4,5 tỷ năm trước
• Kính viễn vọng Hubble phát hiện tinh vân "cá đuối" mờ đi bất thường