Pin sử dụng vật liệu mới, thân thiện với môi trường hơn pin Lithium-ion. Ảnh: Dan DeLong.
Trong khi số thiết bị chạy pin Lithium-ion ngày càng tăng, việc tìm kiếm vật liệu mới để sản xuất pin thay thế cũng được các nhà nghiên cứu quan tâm hơn bao giờ hết.
Nắm bắt được nhu cầu đó, Microsoft đã hợp tác với Phòng thí nghiệm quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương (PNNL), thành công tìm ra một loại chất điện phân thể rắn, có thể dùng để sản xuất pin ít bắt lửa và sử dụng ít lithium hơn pin Lithium-ion truyền thống
Dù chưa chắc chắn vật liệu này có thể thay thế pin lithium-ion, các nhà khoa học rất hào hứng khi nhận thấy AI có thể giúp họ đẩy nhanh quá trình nghiên cứu.
AI rút ngắn thời gian tìm vật liệu
Năm 2023, Microsoft cho ra mắt Azure Quantum Elements (AQE) - nền tảng được thiết kế riêng cho những khám phá về hóa học và khoa học vật liệu. AQE là sự kết hợp giữa Điện toán hiệu năng cao (HPC), Trí tuệ nhân tạo (AI) và Điện toán lượng tử (QC). Không lâu sau đó, Microsoft đã cung cấp nền tảng này cho PNNL.
Nền tảng AQE do Microsoft thiết kế riêng cho ngành khoa học vật liệu và hóa học. Ảnh: Microsoft.
Với sự dẫn dắt của các nhà khoa học tại PNNL, AQE đã đề xuất 32 triệu vật liệu pin sử dụng ít lithium. Sau đó, hệ thống tiếp tục lọc ra khoảng 500.000 chất tiềm năng hơn cả.
Cứ như vậy, các nhà khoa học sử dụng nhiều bộ lọc để tìm hiểu khả năng truyền năng lượng của từng chất, mô phỏng cách các nguyên tử và phân tử chuyển động trong mỗi vật liệu, đánh giá chi phí và tính sẵn có của chúng trong thực tế.
Cuối cùng chỉ còn lại 23 cái tên, trong đó có 5 vật liệu sẵn có trong tự nhiên. Tất cả quá trình chỉ mất 80 giờ - một kỳ tích không thể xảy ra nếu không có sự hỗ trợ của AI.
"32 triệu loại vật liệu... Thử tưởng tượng chúng ta phải chọn ra một hoặc 2 chất trong số đó. Nhiệm vụ này có thể tốn đến mấy thập kỷ để hoàn thành, thật may vì đã có AI", nhà khoa học Vijay Murugesan thuộc nhóm nghiên cứu nhận định.
Nhờ đó, các nhà khoa học tại PNNL đã chọn ra được một vật liệu lý tưởng nhất để thử nghiệm chế tạo các mẫu pin dùng cho bóng đèn và đồng hồ. Hiện các mẫu pin đang được thử nghiệm và tinh chỉnh trước khi chính thức ra mắt thị trường.
Loại pin mới thân thiện với môi trường
Điểm đặc biệt ở loại vật liệu mới là nó có chứa cả lithium và natri - nguyên tố dồi dào trong tự nhiên.
Các mẫu chất điện phân dạng bột có thể sử dụng để tạo ra loại pin mới. Ảnh: Dan DeLong.
Microsoft cho biết vật liệu mới có thể cắt giảm tới 70% lượng natri sử dụng trong pin. Hơn nữa, pin làm từ vật liệu mới cũng ít bắt lửa hơn pin lithium-ion, vốn được làm bằng chất điện phân lỏng dễ bị quá nhiệt.
Tuy nhiên, chất điện phân thể rắn thường không dẫn năng lượng tốt như thể lỏng. Đây là nhược điểm mà các nhà nghiên cứu vẫn đang tìm cách khắc phục ở vật liệu này.
May mắn thay, AI có thể giúp chúng ta tìm ra nhiều ứng cử viên triển vọng khác để chế tạo các loại pin thế hệ mới.
Nhà khoa học tại PNNL dùng chất điện phân rắn để chế tạo pin. Ảnh: Dan DeLong.
Các AI ngày càng có ảnh hướng lớn đến môi trường bởi chúng tiêu tốn nhiều năng lượng và tài nguyên khi vận hành, tạo ra lượng lớn khí thải nhà kính.
Do đó, bên cạnh việc vận hành các thiết bị này bằng năng lượng sạch, điều quan trọng là phải tăng hiệu suất hoạt động của chúng. Phương pháp phụ thuộc rất lớn vào độ bền của các loại pin.
“Nhờ vào AI, chúng ta có thể tiết kiệm hàng trăm năm nghiên cứu vật liệu. Việc tạo ra các loại pin thân thiện với môi trường cũng là một cách hiệu quả để bảo vệ hành tinh này”, Krysta Svore, trưởng nhóm Microsoft Quantum – Redmond (QuArC) tại Microsoft Research, cho biết.