Sao Hỏa là hành tinh khắc nghiệt với khí quyển phức tạp chứa đầy CO2 (95,32%), nitơ (2,7%), argon (1,6%), oxy (0,13%) và CO (0,08%). Chênh lệch nhiệt độ giữa ngày và đêm trên hành tinh đỏ lên đến 60 độ C. 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.

leftcenterrightdel

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

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. Pin chịu được chênh lệch nhiệt độ đáng kể, có thể hoạt động liên tục vài tháng với chu kỳ sạc/xả là 1.375 giờ (tương đương khoảng 2 tháng trên sao Hỏa). Theo thử nghiệm thực hiện bởi nhóm USTC, ở 0 độ C pin vẫn hoạt động tốt với mật độ năng lượng 373,9 Wh/kg.

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. Tác giả nghiên cứu, Xiao Xu-chuyên gia sau tiến sĩ tại USTC, cho biết pin hoạt động giống như cell nhiên liệu, chuyển đổi các phản ứng hóa học của nguồn năng lượng thành điện.

Cell dùng để chỉ các viên pin (hoặc tế bào pin). Trong lĩnh vực năng lượng và ô tô điện, cell thường là một đơn vị cơ bản của pin, có thể được kết hợp thành các mô đun hoặc gói pin lớn hơn để cung cấp năng lượng cho các thiết bị và phương tiện.

Nhóm nghiên cứu cho biết, sau khi thực hiện thành công nghiên cứu ban đầu, họ sẽ tập trung vào việc khắc phục vấn đề chất điện giải bay hơi do áp suất thấp trên sao Hỏa, đồng thời cải thiện các hệ thống quản lý nhiệt độ và áp suất để pin hoạt động hiệu quả hơn trong điều kiện khắc nghiệt của hành tinh đỏ. Theo nhóm nghiên cứu, công trình này đã đặt nền tảng cho các hệ thống đa năng bổ sung cho hoạt động thám hiểm không gian trong tương lai.

MAI ANH