El Paso

UTEP se une a la NASA para imprimir baterías en 3D desde suelo lunar y marciano

El proyecto es parte de una iniciativa de 2,5 millones de dólares liderada por la NASA.

EL PASO, Texas (22 de marzo de 2023) – La Universidad de Texas en El Paso se unió a un proyecto liderado por la NASA para aprovechar los procesos de impresión 3D con el objetivo de fabricar baterías recargables utilizando regolito lunar y marciano, que es la capa superior de materiales que cubre la superficie de la luna y Marte.

La subvención de $ 615,000 de UTEP es parte de un proyecto de $ 2.5 millones que incluye a la Universidad Estatal de Youngstown (YSU), al fabricante de impresoras 3D Formlabs, así como a ICON, la compañía del sector privado que actualmente lidera el proyecto NASA Mars Dune Alpha con el objetivo de imprimir en 3D futuros hábitats en Marte.

El objetivo a largo plazo del proyecto es maximizar la sostenibilidad de las futuras misiones lunares y marcianas de los astronautas al reducir el peso de la carga útil y el volumen muerto. La utilización de los recursos locales ampliamente disponibles en la Luna o Marte es crucial para desarrollar infraestructuras tales como módulos habitacionales, generación de energía e instalaciones de almacenamiento de energía.

“UTEP es un líder nacional en fabricación aditiva para aplicaciones espaciales”, dijo Kenith Meissner, Ph.D., decano de la Facultad de Ingeniería de UTEP. 

“Felicito al equipo de investigadores de la UTEP involucrados en este importante trabajo. Confío en que su trabajo agregará un valor significativo a este proyecto, acercándonos a un regreso a la luna y nuestras primeras incursiones más allá”.

“UTEP es un socio fundamental en este proyecto liderado por la NASA con nuestra larga y profunda herencia en la fabricación aditiva”, dijo Eric MacDonald, Ph.D., profesor de ingeniería aeroespacial y mecánica y decano asociado de la Facultad de Ingeniería de UTEP. 

“La reputación de UTEP en la impresión 3D, la ciencia de los materiales y nuestras instalaciones de última generación fueron factores importantes para convencer a nuestros socios de la NASA de llevar a cabo esta investigación potencialmente transformadora, tanto para la exploración espacial como para aplicaciones terrestres de baterías”.

ACS Energy Letters, una revista revisada por pares de la American Chemical Society, publicó un artículo titulado "¿ Cómo sería la fabricación de baterías en la Luna y Marte?" ” en enero, detallando el progreso que los investigadores de UTEP y NASA ya han logrado en este proyecto.

El trabajo publicado destaca dos tipos de procesos de impresión 3D: extrusión de material (ME) y fotopolimerización en cuba (VPP), para producir baterías de forma conformable en la Luna y Marte. 

Las baterías que se adaptan a la forma son diseños complejos de baterías en 3D que superan a las baterías comerciales existentes debido a su capacidad para llenar las dimensiones de los objetos. Estas baterías personalizadas son especialmente adecuadas para aplicaciones en naves espaciales pequeñas, dispositivos de energía portátiles, robots y sistemas de energía a gran escala para misiones en el hábitat de la Luna y Marte.

Otro resultado potencial de este trabajo es el desarrollo de baterías adaptables a la forma que se pueden usar en la Tierra. Estas baterías podrían incrustarse en paredes de concreto impresas en 3D y conectarse a la generación de energía solar para crear hogares compactos y autosuficientes para la respuesta a desastres y en países en desarrollo. 

Si bien las baterías comerciales de iones de litio se pueden encontrar en la mayoría de las aplicaciones actuales, la fabricación de baterías de iones de litio en suelo lunar y marciano no es una opción viable ya que el litio apenas está disponible en la luna. Para este proyecto, el equipo de investigación de UTEP actualmente está enfocando su trabajo en la química de las baterías de iones de sodio, con base en la mayor abundancia de sodio.

“Este proyecto con la NASA es una oportunidad para demostrar la experiencia de UTEP tanto en almacenamiento de energía como en impresión 3D”, dijo Alexis Maurel, Ph.D., becario francés Fulbright en el Departamento de Ingeniería Aeroespacial y Mecánica de UTEP. 

“La fabricación aditiva aparece como un enfoque único para fabricar baterías de forma adaptable para apoyar las operaciones humanas en el espacio y en la superficie de la luna o Marte, donde el reabastecimiento de carga no está tan fácilmente disponible”.

Además de MacDonald y Maurel, el equipo de UTEP también incluye a Ana C. Martinez, Ph.D., investigadora postdoctoral en el Departamento de Ingeniería Aeroespacial y Mecánica de UTEP, y Sreeprasad Sreenivasan, Ph.D., profesor asistente en el Departamento de Química. y Bioquímica.

En la fase inicial del proyecto, la NASA, UTEP y YSU identificarán y trabajarán en la extracción de materiales de batería y precursores del regolito lunar y marciano. El equipo de UTEP/YSU ya ha desarrollado y VPP materias primas de resina compuesta impresas en 3D para cada parte de la batería de iones de sodio (es decir, electrodos, electrolito, colector de corriente). 

El equipo del Centro de Vuelo Espacial Marshall de la NASA y el Centro de Investigación Ames desarrollaron tintas compuestas impresas en 3D ME para los diferentes componentes de la batería. Luego, UTEP y el Centro de Investigación Glenn de la NASA están probando electroquímicamente los componentes completos de la batería de iones de sodio impresos en 3D.

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