Budują baterię, która oddycha marsjańskim powietrzem. Spełni ważne zadanie

Mars to prawdziwy rollercoaster dla elektroniki. Nasza sąsiadka z Układu Słonecznego to miejsce niezwykle niegościnne. Różnice temperatur między dniem a nocą sięgają aż 60 stopni Celsjusza, a atmosfera jest niezwykle rozrzedzona i składa się głównie z dwutlenku węgla.

To wszystko sprawia, że stworzenie urządzeń elektronicznych i ich zasilania, które będą działać na Marsie, jest prawdziwym wyzwaniem.

Naukowcy z Chin, prof. Peng Tan i dr Xu Xiao, zaproponowali innowacyjne rozwiązanie tego problemu. Zaprojektowali akumulator Li-CO2, który podczas rozładowywania wykorzystuje składniki marsjańskiej atmosfery jako paliwo. To podejście znacznie zmniejsza wagę baterii, dzięki czemu jest ona bardziej odpowiednia do misji kosmicznych. Wyniki pracy opublikowano w magazynie Science Bulletin.

Wyobraźmy sobie, że akumulator Li-CO2 to taki mały reaktor chemiczny. Podczas rozładowania, składniki atmosfery Marsa wchodzą w reakcję z materiałami wewnątrz baterii, wytwarzając prąd elektryczny. To trochę tak, jakby bateria "oddychała" marsjańskim powietrzem.

Po rozładowaniu baterię można ponownie naładować za pomocą energii słonecznej pozyskiwanej z powierzchni Marsa, co umożliwia przygotowanie jej do kolejnych rozładowań.

To nie wszystko. Zespół symulował warunki panujące na powierzchni Marsa, w tym wahania temperatury, aby opracować system baterii marsjańskiej zdolny do ciągłej produkcji energii. Badania potwierdzają, że cykl ładowania/rozładowania nowych akumulatorów wynosi 1375 godzin, co odpowiada około dwóm marsjańskim miesiącom ciągłej pracy.

Naukowcy podają w komunikacie prasowym, że ich badanie to "krytyczny dowód koncepcji dla zastosowania baterii marsjańskich w rzeczywistych środowiskach marsjańskich".

Więcej o tajemnicach Marsa przeczytasz na Spider's Web:

Obecnie napędzanie łazików marsjańskich i innego sprzętu eksploracyjnego na Marsie opiera się głównie na dwóch rodzajach energii elektrycznej: jednym są przenośne baterie litowo-jonowe (LIB), a drugim wielkoskalowe panele słoneczne i baterie jądrowe.

Akumulatory LIB zostały zastosowane w niemal wszystkich łazikach marsjańskich, a nawet pierwszych śmigłowcach marsjańskich, które są używane w połączeniu z bateriami jądrowymi (np. Perseverance i Curiosity) lub panelami słonecznymi (np. Zhurong).

Jednak ze względu na bardzo ograniczoną gęstość energii wynoszącą ∼350 Wh/kg baterie litowo-jonowe zmniejszają tolerancję błędów misji kosmicznych. Dlatego też, aby zwiększyć ładowność i możliwości naukowe misji kosmicznych, potrzebny jest system akumulatorów o większej gęstości energii i dłuższym cyklu pracy.

Akumulatory Li-CO2 to system magazynowania energii nowej generacji, który może osiągnąć bardzo wysoką teoretyczną energię właściwą wynoszącą nawet 1876 Wh/kg.

Naukowcy twierdzą, że akumulator Li-CO2 może bezpośrednio wykorzystywać gazy w atmosferze Marsa jako źródło paliwa, podobnie jak działa ogniwo paliwowe.

Mars to niezwykle złożone środowisko naturalne, charakteryzujące się różnorodnością składników atmosfery - 95,32 proc. dwutlenku węgla, 2,7 proc. azotu, 1,6 proc. argonu, 0,13 proc. tlenu i 0,08 proc. tlenku węgla.

Zamiast magazynować energię jak zwykła bateria, bateria marsjańska generuje prąd, stale reagując z chemikaliami, dopóki paliwo jest dostępne.

Procesy ładowania i rozładowywania akumulatora obejmują tworzenie i rozkład węglanu litu, podczas gdy śladowe ilości tlenu i tlenku węgla w atmosferze Marsa działają jako katalizatory reakcji, znacznie przyspieszając kinetykę konwersji dwutlenku węgla.

To odkrycie otwiera zupełnie nowe możliwości dla przyszłych misji na Czerwoną Planetę. Rozwiązanie jest nie tylko innowacyjne, ale także niezwykle praktyczne.