Pin chịu lạnh lấy năng lượng từ khí quyển sao Hỏa

Mô phỏng phi hành gia làm việc trên sao Hỏa. Ảnh: iStock

Đảm bảo nguồn năng lượng ổn định cho căn cứ, xe tự hành và các thiết bị là một trong những vấn đề chính cần giải quyết nếu con người muốn thám hiểm và cư trú trên sao Hỏa. Nhóm nhà khoa học từ Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc đưa ra giải pháp là một loại pin đặc biệt được thiết kế để khai thác khí quyển sao Hỏa, Interesting Engineering hôm 8/10 đưa tin.

"Cách này làm giảm đáng kể trọng lượng pin, giúp nó trở nên phù hợp hơn cho các nhiệm vụ không gian", nhóm nghiên cứu viết.

Sao Hỏa là một hành tinh khắc nghiệt với thành phần khí quyển phức tạp, chứa nhiều CO2 (95,32%), nitơ (2,7%), argon (1,6%), oxy (0,13%) và CO (0,08%). Hành tinh này cũng trải qua sự chênh lệch nhiệt độ lớn, khoảng 60 độ C, giữa ngày và đêm.

Nghiên cứu xuất bản trên tạp chí Science Bulletin, chứng minh tính khả thi của việc sử dụng "pin sao Hỏa" trong điều kiện thực tế của hành tinh này. Nhóm nghiên cứu cho biết, loại pin mới có thể sử dụng trực tiếp các khí trong khí quyển sao Hỏa làm nguồn nhiên liệu, tương tự cách một tế bào pin nhiên liệu hoạt động. Thay vì lưu trữ năng lượng như pin thông thường, pin sao Hỏa tạo ra điện bằng cách liên tục phản ứng với các hóa chất, miễn là có sẵn nhiên liệu.

Khi xả, các điện cực của pin tương tác với những khí trên sao Hỏa, tạo ra phản ứng hóa học sản xuất điện. Khi hết năng lượng, pin có thể được sạc lại bằng năng lượng Mặt Trời hoặc năng lượng hạt nhân để duy trì hoạt động.

Dao động nhiệt độ lớn trên sao Hỏa có thể là một thách thức, nhưng loại pin mới được thiết kế để vượt qua điều này. Thậm chí nó có thể hoạt động liên tục nhiều tháng với chu kỳ sạc - xả kéo dài 1.375 giờ (khoảng hai tháng trên sao Hỏa). Nhóm nghiên cứu đã mô phỏng sự biến đổi nhiệt độ khắc nghiệt của hành tinh đỏ để kiểm tra hiệu suất của pin. Kết quả, pin có thể hoạt động ở điểm đóng băng 0 độ C và đạt mật độ năng lượng 373,9 Wh/kg ở mức nhiệt này.

Quá trình sạc và xả của pin bao gồm sự hình thành và phân rã lithium carbonate, trong khi một lượng nhỏ oxy và CO trong khí quyển sao Hỏa hoạt động như chất xúc tác, giúp tăng tốc đáng kể quá trình chuyển đổi CO2.

Trong tương lai, các nhà khoa học sẽ tập trung phát triển pin sao Hỏa thể rắn với khả năng vượt qua những thách thức về áp suất thấp và nhiệt độ dao động, mở đường cho các hệ thống thám hiểm không gian tiên tiến hơn.

Thu Thảo (Theo Interesting Engineering)