UTEP加入从月球和火星土壤中3D打印电池的项目

德克萨斯大学埃尔帕索分校加入了由NASA 领导的一个项目，该项目利用 3D 打印工艺，旨在使用月球和火星风化层制造可充电电池，这是覆盖月球和火星表面的材料。

“UTEP 是空间应用增材制造领域的全国领导者，”UTEP 工程学院院长 Kenith Meissner 博士说。“我祝贺参与这项重要工作的 UTEP 研究人员团队。我相信他们的工作将为这个项目增加重要价值，让我们更接近重返月球和我们的首次尝试。”

UTEP 的 615,000 美元赠款是一个 250 万美元项目的一部分，该项目包括扬斯敦州立大学 (YSU)、3D 打印机制造商 Formlabs 以及 ICON，ICON 是一家私营公司，目前领导 NASA 火星沙丘阿尔法项目，旨在 3D 打印火星上的未来栖息地。

该项目的长期目标是通过减少有效载荷重量和死体积，最大限度地提高宇航员未来月球和火星任务的可持续性。利用月球或火星上广泛可用的当地资源对于开发居住模块、发电和储能设施等基础设施至关重要。

“UTEP 是这个由 NASA 牵头的项目的开创性合作伙伴，我们在增材制造方面拥有悠久而深厚的传统，”航空航天与机械工程教授兼 UTEP 工程学院副院长 Eric MacDonald 博士说。“UTEP 在 3D 打印、材料科学和我们最先进的设施方面的声誉是说服我们的 NASA 合作伙伴进行这项潜在的变革性研究的重要因素——用于太空探索，也用于电池的地面应用。”

化学学会的同行评议期刊ACS Energy Letters发表了一篇题为“月球和火星上的电池制造会是什么样子?”的文章。”，详细介绍了 UTEP 和 NASA 研究人员在该项目上已经取得的进展。

已发表的作品重点介绍了两种类型的 3D 打印工艺——材料挤压 (ME) 和大桶光聚合 (VPP)——以在月球和火星上生产形状一致的电池。

形状一致的电池是复杂的 3D 电池设计，由于能够填充物体的尺寸，其性能优于现有的商用电池。这种量身定制的电池特别适用于小型航天器、便携式电源设备、机器人以及用于月球和火星栖息地任务的大型电源系统。

这项工作的另一个潜在成果是开发可在地球上使用的形状一致的电池。这些电池可以嵌入 3D 打印的混凝土墙中，并连接到太阳能发电，为灾难响应和发展中国家建造紧凑、自给自足的房屋。

虽然商业锂离子电池可以在当今的大多数应用中找到，但从月球和火星土壤中制造锂离子电池并不是一个可行的选择，因为月球上几乎没有锂。对于这个项目，UTEP 研究团队目前基于钠的丰富性，将他们的工作重点放在钠离子电池化学上。

“这个与 NASA 合作的项目是展示 UTEP 在储能和 3D 打印方面专业知识的机会，”UTEP 航空航天与机械工程系法国富布赖特学者 Alexis Maurel 博士说。“增材制造似乎是一种制造形状一致的电池的独特方法，以支持人类在太空和月球或火星表面的操作，而这些地方的货物补给并不那么容易获得。”

除了MacDonald和Maurel，UTEP团队还包括UTEP航空航天与机械工程系博士后研究员Ana C. Martinez博士和化学系助理教授Sreeprasad Sreenivasan博士和生物化学。

在项目的初始阶段，NASA、UTEP 和 YSU 将确定并致力于从月球和火星风化层中提取电池材料和前体。UTEP/YSU 团队已经为钠离子电池的每个部分(即电极、电解质、集电器)开发和 VPP 3D 打印复合树脂原料。宇航局马歇尔太空飞行中心和艾姆斯研究中心的团队开发了用于不同电池组件的 ME 3D 打印复合油墨。UTEP 和 NASA 的格伦研究中心随后对完成的 3D 打印钠离子电池组件进行电化学测试。