Nová baterie by mohla pohánět budoucnost průzkumu vesmíru

Lithium-iontové baterie umožňují téměř všechny aspekty moderních technologií. Oni pohánějí smartphony po celém světě a dokonce byli zaměstnáni NASA pro různé vesmírné aplikace.

Je tu jeden velký problém: Lithiové baterie pracují při nízkých teplotách velmi špatně. To znamená, že za chladného zimního dne a zvláště v subzerovém prostředí vesmíru tyto klíčové zdroje energie fungují za zlomek jejich plné kapacity.

Dva výzkumníci z Fudan University v Šanghaji však vytvořili hybridní lithiovou baterii, která nemá žádné problémy s poskytováním šťávy při teplotách až -94 stupňů Fahrenheita (-70 stupňů Celsia). Dr. Yong-yao Xia, spoluautor studie, věří, že toto je klíčem k tomu, aby se budoucí sondy a satelity dostaly k moci.

„Baterie poskytuje nejslibnější potenciál pro speciální aplikace v terénu, jako je průzkum vesmíru nebo kosmonautika. Je to mnohem chladnější na opačné straně Slunce u Mezinárodní kosmické stanice, kde může teplota dosáhnout až -157 ° C, “říká Xia Inverzní. “Nicméně, to bylo široce hlásil, že u -40 stupňů Celsia konvenční lithium-iontové baterie udržují jen asi 12 procent jejich pokojové teploty.” T

V příspěvku publikovaném ve středu v časopise Joule, Xia a Yonggang Wang vysvětlují vylepšení, která učinili v designu tradičních lithium-iontových baterií, aby vyřešily tento otravný problém.

Baterie jsou tvořeny dvěma elektrodami - jednou kladně nabitou a druhou záporně nabitou - a kapalným elektrolytem, ​​který nese náboj mezi oběma elektrodami.

Elektrolyt se obvykle skládá z kyselé sloučeniny známé jako ester, který se v extrémně chladných podmínkách stává pomalým. Xia a Wang se rozhodli použít jinou kyselinu a nahradit obě elektrody dvěma organickými sloučeninami.

Design týmu používá elektrolyt na bázi ethylacetátu, který má nízký bod tuhnutí. To mu umožňuje provádět nabíjení v podmínkách mrazu ve vesmíru. Následně nahradily kladnou elektrodu polytrifenylaminem (PTPAn) a negativní dianhydridem 1,4,5,8-naftalenetetrakarboxylové kyseliny (NTCDA), který svou práci vykonává mnohem účinněji než standardní elektrody v subzerovém prostředí.

Zatímco Xia a Wang podnikli první kroky při řešení problému, který zmatil výzkumníky v oboru, jejich design není docela připraven na průzkum vesmíru. Jejich baterie není tak energeticky hustá jako standardní komerční baterie, což znamená, že drží méně náboje než něco, co byste mohli získat v obchodě.

„V současné fázi jsou získané výsledky omezeny na laboratorní úrovni,“ vysvětluje Xia. „Další zkoumání elektrolytu s mnohem širším elektrochemickým oknem… by mělo být stále prováděno za účelem zlepšení nabíjecího výkonu při nízkých teplotách. Dokonce má nízkou specifickou energii; poskytuje nejslibnější potenciál ve speciálních aplikacích. “

S větším výzkumem mohli astronomové vypustit flotily průzkumných dronů a sond, aniž by se museli obávat, že se v polovině své mise vypnou. A pokud se někdy ocitnou na ledové planetě, stejně jako Hoth, nebudou ani problémy. Doufejme.