Raziskovalci z Univerze za znanost in tehnologijo Kitajske (USTC) so razvili protokol polnjenja, ki se prilagaja temperaturi in bi lahko občutno podaljšal življenjsko dobo litijevih baterij za raziskovanje Marsa. Odkritje je pomembno za prihodnje misije in delovanje roverjev v zahtevnih razmerah na Rdečem planetu.
Skupina pod vodstvom profesorja Tan Penga z USTC, ki deluje v okviru Kitajske akademije znanosti, je objavila izsledke v reviji Advanced Functional Materials. V raziskavi so razkrili, da temperatura odločilno vpliva na delovanje litijevih baterij na Marsu, saj uravnava konkurenco med dvo- in štirielektronskimi procesi ter oblikovanje trdnih produktov.
Pri nizkih temperaturah kapaciteto najbolj omejuje pasivacija vmesnika zaradi prekomernega amorfnega ogljika, medtem ko višje temperature povzročajo preklapljanje reakcijskih poti in spodbujajo nastajanje plinastih produktov.
Kot so ob tem zapisali na Univerzi za znanost in tehnologijo Kitajske, „razumevanje temperaturno reguliranih procesov predstavlja ključno podlago za načrtovanje naslednje generacije baterij, ki bodo kos ekstremnim razmeram na Marsu“.
Ključna odkritja pri praznjenju baterij
Raziskovalci so ugotovili, da se ob povišanju temperature reakcija praznjenja premakne z načina, ki proizvaja trdni ogljik, na način, ki proizvaja ogljikov monoksid, pri čemer se kinetika reakcije podvoji. Prav tako visoke temperature povečujejo razgradnjo litijevega karbonata in koncentracijo ogljikovega dioksida na vmesniku, kar močno vpliva na delovanje baterije.
Univerza za znanost in tehnologijo Kitajske je ob tem poudarila: „Rezultati potrjujejo, da lahko temperaturne spremembe uporabimo kot naravni regulator za optimizacijo delovanja baterij in zagotovimo zanesljivo energetsko oskrbo na Marsu.“
Protokol polnjenja za dan in noč
Na podlagi ugotovitev so raziskovalci oblikovali protokol polnjenja, ki se prilagaja temperaturnim nihanjem na Marsu. Čez dan visoke temperature omogočajo sprožitev učinkovitih načinov razgradnje, ponoči pa nizke temperature spodbujajo strategije počasnega polnjenja. Tak pristop zavira nastajanje amorfnega ogljika, optimizira strukturo trdnih produktov in omogoča neprekinjeno delovanje roverjev tudi v nočnem času.
Iz USTC so dodali: „Naš cilj je bil razviti rešitve, ki bi omogočile daljšo življenjsko dobo baterij in s tem zanesljivejše raziskovanje Rdečega planeta.“
Odkritja raziskovalcev ponujajo pomembno osnovo za razvoj novih tehnologij oskrbe z energijo, ki bodo igrale ključno vlogo pri prihodnjih bazah in raziskovalnih misijah na Marsu. Študija, ki jo je objavila revija Advanced Functional Materials, tako odpira nove poti pri razvoju baterij, prilagojenih ekstremnim razmeram v vesolju.
Vir: Univerza za znanost in tehnologijo Kitajske.
Foto: Pixabay
