İnsanoğlu önümüzdeki yıllarda Mars‘a inip gezegeni keşfetmeye hazırlanıyor. Zorlu koşullara sahip olan Kızıl Gezegen’e yerleşmek için gerekli olan önemli şeylerden biri tutarlı bir enerji kaynağına sahip olmak. Mars’a çok fazla altyapı taşımak zor ve maliyetli olduğundan, araştırmacılar alternatif çözümler arıyor.
Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nden bilim insanları, bu sorunun üstesinden gelmek için çalıştı ve Mars atmosferini yakıt olarak kullanan benzersiz bir pil geliştirdi.
Mars, karmaşık bir atmosfer yapısına sahip sert bir gezegen. Atmosferinde karbondioksit (%95,32), azot (%2,7), argon (%1,6), oksijen (%0,13) ve karbon monoksit (%0,08) yer alıyor. Bunun yanında gece ile gündüz arasında 60 dereceye varan sıcaklık farkları bulunuyor. Dolayısıyla bu koşullarda çalışacak bir pil geliştirmek zorlu bir görev.
Yakıt pillerine benzer şekilde çalışıyor
Araştırmacılar, geliştirdikleri pilin yakıt hücrelerinin çalışmasına benzer şekilde, doğrudan yakıt kaynağı olarak Mars atmosferindeki gazları kullanabileceğini söylüyorlar. Mars pili, normal bir pil gibi enerji depolamak yerine, yakıt mevcut olduğu sürece kimyasallarla sürekli reaksiyona girerek elektrik üretiyor.
Deşarj sırasında, pilin elektrotları Mars gazlarıyla etkileşime girerek elektrik üreten bir kimyasal reaksiyon yaratıyor. Pil tükendiğinde, güneş veya nükleer enerji kullanılarak yeniden şarj edilebiliyor. Aynı zamanda Mars’ın aşırı sıcaklık farklarında da sorunsuz bir şekilde çalışabiliyor. Lityum iyon pillerden enerji yoğunluğu yüksek
Araştırmacılar, pilin 1.375 saatlik (yaklaşık iki Mars ayı) bir şarj/deşarj döngüsü ömrüyle aylarca sürekli çalışabileceğini belirtiyor. Ekip, pilin performansını ölçmek için gezegenin sert sıcaklık değişimlerini simüle etti. Pil, 0°C’de çalışabildi ve bu sıcaklık seviyesinde 373,9 Wh/kg enerji yoğunluğu elde etti. Bu değer, geleneksel lityum iyon pillerden oldukça yüksek bir değer.
Bilim insanları, pilin şarj ve deşarj süreçlerinde, lityum karbonatın oluşup bozunduğunu, Mars atmosferindeki eser miktardaki oksijen ve karbon monoksitin ise reaksiyon katalizörleri olarak hareket ederek karbondioksit dönüşüm kinetiğini önemli ölçüde hızlandırdığını belirtiyor. Araştırmacılar ayrıca, pilin performansını iyileştirmek için pilin tasarımını optimize ettiler. Şarj ve deşarj sırasında pilin elektrotlarıyla etkileşime girebilecek Mars atmosferi miktarını artırarak, pilin verimliliğini ve enerji kapasitesini iyileştirdiler. Hücre boyutunu 4 cm2’ye çıkararak kese pilinin enerji yoğunluğunu 765 Wh/kg ve 630 Wh/l’e çıkarmayı başardılar.
Gelecekteki araştırmalar, düşük basınç ve sıcaklık dalgalanmalarının zorluklarının üstesinden gelebilecek ve gelişmiş uzay keşif sistemlerine giden yolu açabilecek katı hal Mars pilleri geliştirmeye odaklanacak.
Kaynak: Donanimhaber – https://www.donanimhaber.com/cin-de-mars-atmosferini-kullanarak-calisan-pil-gelistirildi–183021
