Pin SPEARS của NASA vượt qua thử nghiệm nhiệt độ cực đoan

Các tế bào pin nguyên mẫu của SPEARS đã vượt qua thử nghiệm nhiệt độ cực đoan mà không bị hư hại.

Hệ thống pin thể rắn này được thiết kế cho không gian và có thể hỗ trợ sự hiện diện kéo dài trên Mặt Trăng thông qua Artemis.

SPEARS là tên viết tắt của Solid Power for Extreme Environment Adaptability and Resilience in Space. SPEARS do Trung tâm Nghiên cứu Glenn của NASA dẫn dắt, còn Donald Dornbusch là điều tra viên chính của SPEARS tại trung tâm đó.

Pin SPEARS dùng chất điện phân rắn gốc gốm hoặc polymer. Pin lithium-ion truyền thống dựa vào chất điện phân lỏng; chất điện phân lỏng có thể đông đặc ở nhiệt độ ban đêm trên Mặt Trăng và bay hơi trong chân không không gian.

Thử nghiệm chân không nhiệt được tiến hành tại Trung tâm Nghiên cứu Langley của NASA ở Hampton, Virginia. Các tế bào pin nguyên mẫu nhỏ đã được thử ở 176 độ Fahrenheit, -76 độ Fahrenheit và -112 độ Fahrenheit.

Dải nhiệt của pin SPEARS được nêu là từ 212 độ Fahrenheit đến -274 độ Fahrenheit. Pin có thể hoạt động trong nóng và lạnh cực đoan, đồng thời không bị hư hại sau khi tiếp xúc với nhiệt độ cực đoan.

Pin có thể chịu nhiệt độ cực thấp và dùng bộ gia nhiệt nhỏ để lấy lại nhiệt độ làm việc. Pin chỉ cần được làm ấm đến nhiệt độ hoạt động, không cần được giữ ấm; khi được làm ấm, pin phải hoạt động ngay mà không gây nguy cơ cháy.

Pin SPEARS cần duy trì độ tin cậy qua các dao động nhiệt ngày đêm trên Mặt Trăng. Dữ kiện cũng nêu mức -328 độ Fahrenheit tại cực nam Mặt Trăng, và thiết kế pin có thể giảm nhu cầu quản lý nhiệt nặng nề.

Hóa học của pin có thể được điều chỉnh bằng các vật liệu điện cực khác nhau.

Các ứng dụng được nêu gồm khoan, xe tự hành và bộ nguồn khẩn cấp, cùng khả năng cấp điện cho thiết bị khoa học dài ngày. Pin cũng có thể hỗ trợ sự hiện diện kéo dài trên Mặt Trăng thông qua Artemis.

Môi trường Mặt Trăng đặt ra vấn đề với pin dùng chất điện phân lỏng, vì chất lỏng có thể đông đặc vào ban đêm và bay hơi trong chân không. Pin SPEARS dùng chất điện phân rắn, tránh được hai hạn chế này.

SPEARS có thể giảm nhu cầu quản lý nhiệt nặng nề và được nêu cho các ứng dụng gồm khoan, xe tự hành, bộ nguồn khẩn cấp, thiết bị khoa học dài ngày. Những khả năng này gắn với sự hiện diện kéo dài trên Mặt Trăng thông qua Artemis.