火星には非常に複雑な自然環境があり、二酸化炭素 95.32%、窒素 2.7%、アルゴン 1.6%、酸素 0.13%、一酸化炭素 0.08% などのさまざまなガス成分と、日ごとの極端な温度変動が特徴です。夜間の温度差は約60℃。

これらの課題に対処するために、Peng Tan 教授と Xu Xiao 博士は、放電中に火星の大気を燃料として独自に利用する新しい火星バッテリーを開発しました。このアプローチによりバッテリーの重量が大幅に軽減され、宇宙ミッションにより適したものになります。

彼らの研究「高...エネルギー密度サイクル寿命の長い火星バッテリー」出版された日記で科学速報。

バッテリーが空になったら、次の方法で充電できます。太陽エネルギー火星の表面から採取され、その後の放出に備えられるようになります。さらに、チームは温度変動を含む火星の表面状態をシミュレートし、継続的な電力出力が可能な火星バッテリーシステムを開発しました。

研究者らはまた、0 °C の低温において、バッテリーが最大 373.9 Wh kg のエネルギー密度を達成できることを実証しました。^-1充放電サイクル寿命は 1,375 時間で、これは火星の約 2 か月の連続動作に相当します。

バッテリーの充電および放電プロセスには、炭酸リチウムの生成と分解が含まれますが、微量の酸素と一酸化炭素火星の大気中では反応触媒として機能し、反応を大幅に加速します。二酸化炭素変換動力学。

研究チームは、統合された電極準備と折り畳みセル構造設計を通じて、火星の大気の有効反応領域を最大化しました。セルサイズを4cmに拡大することで²、ポーチバッテリーのエネルギー密度を765 Wh kgにさらに強化しました。^-1630Wh l^-1。

研究者らによると、この研究は実際の火星の環境で火星電池を応用するための重要な概念実証を提供するという。

彼らは、将来の研究で火星全固体電池の開発を進め、低圧下での電解質の揮発という課題に対処し、熱および気圧管理システムをサポートすることを目指しています。この研究は、将来の宇宙探査のための複数エネルギー補完システムの開発に向けた基礎的な一歩を踏み出します。

詳細情報:Xu Xiao 他、高エネルギー密度でサイクル寿命の長い火星バッテリー、科学速報（2024年）。DOI: 10.1016/j.scib.2024.06.033