علمی، پژوهشی و فناوری

باتری جدید دانشمندان چینی از جو مریخ برق تولید می‌کند

به گزارش پایگاه خبری علم و فناوری : این باتری سبک‌وزن می‌تواند در شرایط بسیار سرد و دمای نوسانی مریخ، عملکرد داشته باشد و تا ۱۳۷۵ ساعت بدون نیاز به شارژ کار کند.

انسان‌ها در حال آماده شدن برای فرود و کاوش سیاره مریخ در سال‌های آینده هستند، با وجود این با منابع محدود و شرایط سخت، هر یک گرم وزن اهمیت دارد.

یک مانع اصلی در این زمینه، تضمین یک منبع انرژی ثابت برای پایگاه‌ها، روورها و سایر تجهیزات مورد نیاز برای کاوش و سکونت در مریخ است.

از آنجا که حمل مقدار زیادی زیرساخت به مریخ دشوار است، پژوهشگران به دنبال راه‌حل‌های جایگزین هستند.

یک تیم از دانشمندان دانشگاه علم و فناوری چین یک راه‌حل نوین ارائه کرده‌اند، که یک باتری منحصربه‌فرد می‌باشد تا در هنگام تخلیه از جو مریخ به عنوان سوخت خود استفاده کند.

پژوهشگران در بیانیه مطبوعاتی بیان کردند: «این رویکرد، وزن باتری را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد و آن را برای مأموریت‌های فضایی مناسب‌تر می‌کند.»

بهره‌برداری از گازهای مریخ

مریخ یک سیاره سخت با ترکیب جوی پیچیده است. جو مریخ پر از دی‌اکسید کربن (95.32 درصد)، نیتروژن (2.7 درصد)، آرگون (1.6 درصد)، اکسیژن (0.13 درصد) و مونوکسید کربن (0.08 درصد) است.

علاوه بر این، مریخ تفاوت‌های دمایی چشمگیری حدود ۶۰ درجه سانتی‌گراد بین روز و شب را تجربه می‌کند.

این پژوهش امکان‌پذیری استفاده از «باتری‌های مریخ» در شرایط واقعی مریخ را نشان می‌دهد.

پژوهشگران می‌گویند که این باتری می‌تواند به طور مستقیم از گازهای موجود در جو مریخ به عنوان منبع سوخت خود استفاده کند، مشابه با کاری که یک سلول سوختی انجام می‌دهد.

به جای ذخیره انرژی مانند یک باتری معمولی، باتری مریخ با واکنش مداوم با مواد شیمیایی تا زمانی که سوخت موجود باشد، برق تولید می‌کند.

در هنگام تخلیه، الکترودهای باتری با گازهای مریخ واکنش شیمیایی ایجاد می‌کنند که برق تولید می‌شود و هنگامی که تخلیه شد، می‌توان باتری را با استفاده از انرژی خورشیدی که از سطح مریخ جمع‌آوری شده است، شارژ و آن را برای تخلیه‌های بعدی آماده کرد.

باتری جدید دانشمندان چینی در شرایط بسیار سرد کار می‌کند

 نوسانات شدید دما در مریخ می‌تواند چالش‌برانگیز باشد، اما این باتری سبک وزن برای مقاومت در برابر آنها ساخته شده است.

به طور جالبی، این باتری با یک چرخه شارژ/تخلیه معادل 1,375 ساعت (حدود دو ماه مریخی)، می‌تواند ماه‌ها به طور مداوم کار کند.

تیم تحقیقاتی حتی نوسانات دمای شدید سیاره را شبیه‌سازی کردند تا عملکرد آن را بررسی کنند. باتری توانست در نقطه انجماد ۰ درجه سانتی‌گراد کار کند و در این دما تراکم انرژی ۳۷۳.۹ وات ساعت به ازای هر کیلوگرم را نشان داد.

در بیانیه مطبوعاتی فرایند توضیح داده شده است: «فرایندهای شارژ و تخلیه باتری شامل تشکیل و تجزیه لیتیوم کربنات است، در حالی که مقادیر کمی از اکسیژن و مونوکسید کربن در جو مریخ به عنوان کاتالیزورهای واکنش عمل می‌کنند، که به طور قابل توجهی سرعت تبدیل دی‌اکسید کربن را افزایش می‌دهند.»

محققان همچنین طراحی باتری را بهینه‌سازی کردند تا عملکرد آن را بهبود بخشند. آنها می‌خواستند مقدار جوی مریخ که می‌تواند با الکترودهای باتری در هنگام شارژ و تخلیه واکنش کند را افزایش دهند، که به بهبود کارایی و ظرفیت انرژی باتری کمک خواهد کرد.

طراحی باتری شامل یک ساختار سلول تاشو بود، که امکان ایجاد سطح بیشتری برای تعامل جو مریخ با الکترودهای یکپارچه را فراهم می‌کرد.

پژوهشگران همچنین اندازه سلول‌های باتری را به ۴ سانتی‌متر مربع افزایش دادند تا تراکم انرژی آن را بهبود بخشند (765 وات ساعت به ازای هر کیلوگرم و ۶۳۰ وات ساعت به ازای هر لیتر).

پژوهش‌های آینده بر توسعه باتری‌های حالت جامد مریخ تمرکز خواهد کرد که می‌تواند چالش‌های فشار کم و نوسانات دما را پشت سر بگذارد و راه را برای سیستم‌های پیشرفته کاوش فضایی هموار کند.

یافته‌ها در مجله Science Bulletin منتشر شده است.