چین یک باتری مریخی ساخته است که از جو در دماهای پایین انرژی تولید می‌کند!

انسان‌ها در حال آماده‌ شدن برای کاوش سیاره سرخ در سال‌های آینده هستند. اما با منابع محدود و شرایط سخت، هر کیلوگرم بار اضافی نیز اهمیت زیادی دارد. یک مانع عمده، تضمین یک منبع انرژی پایدار برای پایگاه‌ها، ربات‌ها و سایر تجهیزات مورد نیاز برای اکتشاف و سکونت در مریخ است.

از آنجایی‌که حمل زیرساخت‌های زیاد به مریخ دشوار است، پژوهشگران به دنبال راه‌حل‌های جایگزین هستند.

اکنون یک تیم از دانشمندان دانشگاه علم و فناوری چین، یک باتری منحصر به فرد طراحی کرده‌اند که می‌تواند از جو مریخ به عنوان سوخت خود در حین تخلیه استفاده کند.

پژوهشگران در بیانیه مطبوعاتی اظهار داشتند:

این رویکرد به‌شکل قابل‌توجهی وزن باتری را کاهش می‌دهد و آن را برای ماموریت‌های فضایی مناسب‌تر می‌سازد.

ترکیب جوی مریخ

مریخ سیاره‌ای خشن با ترکیب جوی پیچیده‌ای است. این جو به ویژه از دی‌اکسید کربن (۹۵.۳۲٪)، نیتروژن (۲.۷٪)، آرگون (۱.۶٪)، اکسیژن (۰.۱۳٪) و مونواکسید کربن (۰.۰۸٪) پر شده است. علاوه بر این، مریخ در طول روز و شب تغییر دماهای شدیدی حدود ۶۰ درجه سانتی‌گراد را تجربه می‌کند.

این پژوهش نشان‌دهنده قابلیت استفاده از “باتری‌های مریخی” در شرایط واقعی سطح مریخ است.

پژوهشگران بیان کرده‌اند که این باتری می‌تواند مثل یک سلول سوختی به‌طور مستقیم از گازهای موجود در جو مریخ به‌عنوان منبع سوخت خود استفاده کند. همچنین به جای ذخیره انرژی مانند یک باتری معمولی، این باتری با واکنش مداوم با مواد شیمیایی، برق تولید می‌کند، به شرطی که سوخت در دسترس باشد.

در حین تخلیه، الکترودهای باتری با گازهای مریخی تعامل کرده و از یک واکنش شیمیایی ایجاد‌شده برق تولید می‌کند. هنگامی که باتری خالی می‌شود، می‌توان آن را با استفاده از انرژی خورشیدی یا هسته‌ای مجدداً شارژ کرد تا عملکرد آن ادامه یابد.

بر اساس این بیانیه مطبوعاتی:

پس از تخلیه، باتری می‌تواند با استفاده از انرژی خورشیدی جمع‌آوری‌شده از سطح مریخ مجدداً شارژ شده تا برای تخلیه‌های بعدی آماده شود.

این باتری می‌تواند در دماهای بسیار پایین کار کند!

نوسانات دمایی شدید مریخ می‌تواند چالش‌برانگیز باشد، اما این باتری سبک‌وزن برای تحمل این شرایط ساخته شده است. این باتری می‌تواند به طور مداوم برای ماه‌ها کار کند و چرخه عمر شارژ/تخلیه آن ۱۳۷۵ ساعت (تقریباً دو ماه مریخی) است.

این تیم تحقیقاتی همچنین تغییرات دمایی شدید سیاره را شبیه‌سازی کردند تا عملکرد باتری را بررسی کنند. این باتری توانست در دمای انجماد ۰ درجه سانتی‌گراد (۳۲ درجه فارنهایت) کار کند و چگالی انرژی‌ ۳۷۳.۹ وات-ساعت بر کیلوگرم را در این دما نشان داد.

در بیانیه مطبوعاتی روند کار باتری این‌گونه توضیح داده شد:

فرایندهای شارژ و تخلیه باتری شامل تشکیل و تجزیه کربنات لیتیم است، در همین حین اکسیژن و مونوکسید کربن که در جو مریخ وجود دارند به‌عنوان کاتالیزورهای واکنش عمل کرده و به‌طور قابل‌توجهی سرعت تبدیل دی‌اکسید کربن را تسریع می‌کنند.

پژوهشگران همچنین ساختار باتری را به‌منظور بهبود عملکرد آن بهینه‌سازی کردند. آن‌ها می‌خواستند مقدار جوی از مریخ را که می‌تواند با الکترودهای باتری در هنگام شارژ و تخلیه تعامل کند، افزایش دهند تا به بهبود کارایی و ظرفیت انرژی باتری کمک کنند.

طراحی باتری شامل ساختار سلولی تا‌شده بود که سطح بیشتری برای تعامل جو مریخ با الکترودهای یکپارچه فراهم می‌کند.

آن‌ها همچنین اندازه سلول‌های باتری را به ۴ سانتی‌متر مربع افزایش دادند تا چگالی انرژی آن را افزایش دهند (۷۶۵ وات-ساعت بر کیلوگرم و ۶۳۰ وات-ساعت بر لیتر).

تحقیقات آینده بر توسعه باتری‌های جامد مریخی متمرکز خواهد بود که می‌توانند بر چالش‌های فشار کم و نوسانات دما غلبه کنند و راه را برای سیستم‌های پیشرفته اکتشاف فضایی هموار کنند.

این یافته‌ها به‌تازگی در نشریه Science Bulletin گزارش شده است.

منبع: Interestingengineering