Nova baterija bi lahko napajala prihodnost raziskovanja vesolja

Litij-ionske baterije omogočajo skoraj vsak vidik sodobne tehnologije. Napajajo pametne telefone po vsem svetu in so bili celo zaposleni v NASA za različne vesoljske aplikacije.

Obstaja pa ena velika težava: litijeve baterije pri nizkih temperaturah delujejo zelo slabo. To pomeni, da na hladen zimski dan in še posebej v podnebnih okoljih prostora ti ključni viri energije delujejo le delno s svojo polno zmogljivostjo.

Toda dva raziskovalca na univerzi Fudan v Šanghaju sta ustvarila hibridno litijevo baterijo, ki nima nobenih težav, ki zagotavljajo sok pri temperaturah do -94 stopinj Celzija (-70 stopinj Celzija). Dr. Yong-yao Xia, soavtor študije, meni, da je to ključ do moči bodočih sond in satelitov.

»Baterija zagotavlja najbolj obetaven potencial za posebno uporabo na terenu, kot je vesolje ali skoraj raziskovanje vesolja. Na mednarodni vesoljski postaji, kjer je temperatura lahko nižja od -157 stopinj Celzija, je veliko hladnejša na nasprotni strani, "pravi Xia. Inverse. "Vendar pa je bilo na splošno poročano, da pri -40 stopinjah Celzija konvencionalne litij-ionske baterije ohranijo le približno 12 odstotkov njihove sobne temperature."

V dokumentu, objavljenem v sredo v reviji Joule Xia in Yonggang Wang sta pojasnila spremembe, ki sta jih naredila pri oblikovanju tradicionalnih litij-ionskih baterij, da bi rešila ta nadležni problem.

Baterije so sestavljene iz dveh elektrod - ena pozitivno napolnjena in druga negativno napolnjena - in tekoči elektrolit, ki nosi naboj med dvema elektrodama.

Običajno je elektrolit sestavljen iz kisle spojine, znane kot ester, ki postane počasna v izredno mrzlih pogojih. Xia in Wang sta se odločila, da uporabita drugačno kislino in nadomestita obe elektrodi z dvema organskima spojinama.

Skupina načrtuje elektrolit na osnovi etil acetata, ki ima nizko točko zmrzovanja. To omogoča, da opravi naboj v zmrzovalnih pogojih v vesolju. Nato sta pozitivno elektrodo zamenjala s politrifenilaminom (PTPAn) in negativno z 1,4,5,8-naftalenetetrakarboksilnim dianhidridom (NTCDA), ki opravljata svoje delo veliko bolj učinkovito kot standardne elektrode v okoljih z ničli.

Medtem ko sta Xia in Wang naredila prve korake pri reševanju vprašanja, ki je zmedlo raziskovalce na tem področju, njihova zasnova ni precej še pripravljena za raziskovanje vesolja. Njihova baterija ni tako energijsko gosta kot standardne komercialne baterije, kar pomeni, da ima manj energije kot nekaj, kar lahko dobite v trgovini.

»Dosedanji rezultati so omejeni na laboratorijski ravni,« je pojasnila Xia. »Nadaljnje preiskave elektrolitov z veliko širokim elektrokemičnim oknom… še vedno je treba izvesti, da bi izboljšali zmogljivost polnjenja in praznjenja pri nizkih temperaturah. Celo ima nizko specifično energijo; zagotavlja najbolj obetaven potencial v posebnih aplikacijah na terenu.

Z več raziskavami so astronomi lahko sprožili flote raziskovalnih brezpilotnih letal in sond, ne da bi jih skrbelo, da bi se zmanjšali na pol poti skozi njihovo poslanstvo. Oh, in če bodo kdaj naleteli na ledeni planet, kot Hoth, tudi ne bo nobenih težav. Upam, da.