NASA gợi ý công nghệ làm mát không gian mới có thể giúp sạc xe điện chỉ trong 5 phút

Một nhóm được tài trợ bởi Bộ phận Khoa học Vật lý và Sinh học của NASA đang phát triển một công nghệ mới không chỉ đạt được sự cải thiện về cấp độ truyền nhiệt để cho phép các hệ thống này duy trì nhiệt độ thích hợp trong không gian, mà còn cho phép giảm đáng kể kích thước và trọng lượng của phần cứng. Hơn nữa, công nghệ tương tự này có thể khiến việc sở hữu một chiếc ô tô chạy bằng điện ở đây trên Trái đất dễ dàng và khả thi hơn.

Bởi thực tế xuất phát từ nhiều nhiệm vụ không gian của NASA trong tương lai sẽ liên quan đến các hệ thống phức tạp phải duy trì nhiệt độ cụ thể để hoạt động. Các hệ thống này — bao gồm hệ thống năng lượng phân hạch hạt nhân cho các sứ mệnh lên Mặt trăng, sao Hỏa và xa hơn nữa; máy bơm nhiệt nén hơi để hỗ trợ môi trường sống trên Mặt Trăng và Sao Hỏa; và các hệ thống cung cấp khả năng kiểm soát nhiệt và hỗ trợ sự sống tiên tiến trên tàu vũ trụ — sẽ yêu cầu khả năng truyền nhiệt tiên tiến để thực hiện kiểm soát nhiệt cần thiết.

Mới đây, một nhóm dẫn đầu bởi Issam Mudawar, Betty Ruth của Đại học Purdue và Milton B. Hollander Giáo sư về Kỹ thuật Cơ khí, đã phát triển Thí nghiệm ngưng tụ làm lạnh dòng chảy đun sôi để cho phép thực hiện các thí nghiệm truyền nhiệt và dòng chất lỏng hai pha trong môi trường vi trọng lực trong thời gian dài trên Trạm vũ trụ quốc tế.

Đúng nguyên lý, dòng điện cao hơn tạo ra nhiều nhiệt hơn, có nghĩa là dòng điện chạy càng nhiều thì khả năng các bộ phận bị quá nhiệt càng cao.

Theo bài đăng trên blog, hệ thống làm mát bảo vệ truyền nhiệt phức tạp của NASA, có thể làm mát các dây cáp mang điện tích cao, có khả năng cho phép dòng điện chạy nhanh hơn mà không có nguy cơ làm các bộ phận bị quá nhiệt.

NASA cho biết kỹ thuật làm mát phức tạp, đã được phát triển để giúp một số hệ thống điện trong không gian duy trì nhiệt độ thích hợp, giờ đây nó có thể hỗ trợ để cung cấp dòng điện gấp 4,6 lần so với các bộ sạc xe điện khác hiện có trên thị trường.

Trước khi ô tô điện có thể được sử dụng rộng rãi, cần phải vượt qua những thách thức nhất định. Đầu tiên, một mạng lưới các trạm sạc phải được triển khai dọc theo các đường cao tốc và đường bộ để có thể sạc các loại xe điện. Thứ hai, thời gian cần thiết để sạc một chiếc xe phải được giảm bớt. Hiện tại, thời gian sạc rất khác nhau, từ 20 phút tại một trạm dọc theo đường cho đến hàng giờ sử dụng trạm sạc tại nhà. Thời gian sạc kéo dài và vị trí sạc đều được coi là mối quan tâm lớn của những người đang cân nhắc việc sở hữu xe điện.

Hệ thống sạc xe điện có chứa cáp sạc kết thúc bằng phích cắm được cắm vào đầu sạc của xe. Dòng điện được cung cấp qua cáp sạc được đưa đến pin bên trong xe, cung cấp năng lượng cho động cơ điện của xe. Dòng điện đi qua bất kỳ dây dẫn nào dẫn đến một lượng nhiệt sinh ra hữu hạn, và dòng điện càng cao thì nhiệt lượng tỏa ra càng lớn. Dây dẫn của trạm sạc thường bao gồm một bó dây và do giới hạn nhiệt độ, cáp sạc cho hệ thống "sạc nhanh" thông thường, 350 ampe, yêu cầu dây dẫn khá lớn, khiến cáp sạc khá nặng và bất tiện cho khách hàng khi di chuyển.

Giảm thời gian sạc cho xe điện xuống còn 5 phút (một mục tiêu của ngành) sẽ yêu cầu hệ thống sạc cung cấp dòng điện 1.400 ampe. Như Purdue chỉ ra, ngoại lệ có Bộ siêu nạp V3 của Tesla  - là đỉnh cao của bộ sạc xe điện ngày nay - không vượt quá 600 ampe. 

Hiện tại, các bộ sạc tiên tiến chỉ cung cấp dòng điện lên đến 520 ampe và hầu hết các bộ sạc có sẵn cho người tiêu dùng đều hỗ trợ dòng điện dưới 150 ampe. Tất nhiên, hệ thống sạc cung cấp 1.400 ampe sẽ tạo ra nhiều nhiệt hơn đáng kể so với các hệ thống hiện tại và sẽ yêu cầu các phương pháp cải tiến để kiểm soát nhiệt độ.

Nhưng NASA cho biết cáp phát triển của Đại học Purdue có thể cung cấp dòng điện lên tới 2.400 ampe bằng cách loại bỏ nhiệt thông qua công nghệ mới tích hợp kèm, nó có thể hỗ trợ để cung cấp dòng điện nhiều gấp 4,6 lần so với trong các bộ sạc xe điện khác hiện có trên thị trường. Vì thế mà nó đảm bảo việc giúp sạc xe điện chỉ trong 5 phút là hoàn toàn có khả năng.

Hiện tại, Chính phủ Mỹ cũng đang tăng cường đầu tư vào lĩnh vực sạc ô tô điện để đạt mục tiêu lắp đặt 500.000 bộ sạc ô tô điện trên toàn quốc vào năm 2030. Nhưng tình trang sạc chậm và các trạm sạc không đáng tin cậy đã và đang là một vấn đề đối với một số chủ sở hữu xe điện.