Луѓето се подготвуваат да слетаат и да ја истражуваат Црвената планета во наредните години. Но, со ограничени ресурси и сурови услови, секој грам тежина е битен. Главна пречка е обезбедувањето постојан извор на енергија за базите, роверите и другата опрема потребна за истражување и населување на Марс.
Бидејќи е тешко да се транспортира многу инфраструктура на Марс, истражувачите бараат алтернативни решенија. Тим од научници од Универзитетот за наука и технологија во Кина претстави ново решение – уникатна батерија дизајнирана да ја искористи атмосферата на Марс како гориво за време на празнењето.
„Овој пристап значително ја намалува тежината на батеријата, што ја прави посоодветна за вселенски мисии“, забележаа истражувачите во соопштението за печатот.
Батеријата испушта електрична енергија во услови на светлина и целосна темнина. Марс е сурова планета со сложен атмосферски состав. Посебно е исполнет со јаглерод диоксид (95,32%), азот (2,7%), аргон (1,6%), кислород (0,13%) и јаглерод моноксид (0,08%) Покрај тоа, Марс поминува низ драматични температурни разлики од околу 60 степени Целзиусови (150 Фаренхајти) помеѓу денот и ноќта.
Ова истражување ја демонстрира изводливоста за користење на батерии на Марс во реални услови на Марс. Истражувачите велат дека оваа батерија може директно да ги користи гасовите во атмосферата на Марс како извор на гориво, слично како што функционира горивната ќелија. Наместо да складира енергија како обична батерија, батеријата на Марс генерира електрична енергија со континуирана реакција со хемикалии се додека горивото е достапно.
За време на празнењето електродите на батеријата комуницираат со гасовите на Марс, создавајќи хемиска реакција која произведува електрична енергија. И кога ќе се исцрпи, може да се наполни со помош на сончева или нуклеарна енергија за одржливи перформанси.
„Откако ќе се испразни, батеријата може да се наполни со помош на сончева енергија собрана од површината на Марс, што ќе овозможи да се подготви за последователни празнења“, се вели во соопштението за печатот.
Екстремните температурни флуктуации на Марс може да бидат предизвикувачки, но оваа лесна батерија е направена да ги издржи. Интересно е што може да работи непрекинато со месеци – со циклус на полнење/празнење од 1.375 часа (приближно два марсовски месеци).
Тимот дури ги симулираше суровите температурни варијации на планетата за да ги провери нејзините перформанси. Батеријата можеше да работи на точка на замрзнување од 0°C (32 Фаренхајти) и покажа густина на енергија од 373,9 Wh/kg на ова ниво на температура.
Во соопштението за печатот се објаснува процесот: „Процесите на полнење и празнење на батеријата вклучуваат формирање и распаѓање на литиум карбонат, додека трагите на кислород и јаглерод моноксид во атмосферата на Марс дејствуваат како реакциони катализатори, значително забрзувајќи ја кинетиката на конверзија на јаглерод диоксид“.
Истражувачите исто така го оптимизираа дизајнот на батеријата за да ги подобрат нејзините перформанси. Тие сакаа да го зголемат количеството на атмосфера на Марс што може да комуницира со електродите на батеријата за време на полнењето и празнењето, што ќе помогне да се подобри ефикасноста и енергетскиот капацитет на батеријата.
Дизајнот на батеријата инкорпорира преклопена структура на ќелии, што овозможи поголема површина за атмосферата на Марс да комуницира со интегрираните електроди. Тие, исто така, ја зголемија големината на ќелиите на батеријата на 4 cm² за да ја подобрат нејзината густина на енергија (765 Wh kg-1 и 630 Wh l-1).
Идните истражувања ќе се фокусираат на развој на батерии на Марс во цврста состојба кои можат да ги надминат предизвиците од нискиот притисок и температурните флуктуации, отворајќи го патот за напредни системи за истражување на вселената.
Наодите се објавени во списанието Science Bulletin.
(Interesting Engineering)
(фото: Flickr)
