Baterai dapat beroperasi terus menerus selama berbulan-bulan — dengan siklus pengisian/pengosongan 1.375 jam (kira-kira dua bulan Mars).
.jpeg "Gambar hanyalah ilustrasi. Dibuat oleh AI/Pikaso/Freepik")
ngarahNyaho - Manusia bersiap untuk mendarat dan menjelajahi Planet Merah di masa depan, namun dengan sumber daya yang terbatas dan kondisi yang sulit, setiap ons berat badan sangat berarti.
Kendala terbesarnya adalah memastikan sumber energi yang konsisten untuk pangkalan, penjelajah, dan peralatan lain yang diperlukan untuk eksplorasi dan pemukiman Mars.
Karena sulitnya mengangkut banyak infrastruktur ke Mars, para peneliti mencari solusi alternatif.
Tim ilmuwan dari Universitas Sains dan Teknologi Cina mempresentasikan solusi baru, baterai unik yang dirancang untuk memanfaatkan atmosfer Mars sebagai bahan bakarnya selama pelepasan muatan.
“Pendekatan ini secara signifikan mengurangi bobot baterai, sehingga lebih cocok untuk misi luar angkasa,” demikian peneliti dalam siaran persnya di EurekAlert.
Memanfaatkan gas Mars
Mars adalah planet yang keras dengan komposisi atmosfer yang kompleks. Ini terutama diisi dengan karbon dioksida (95,32%), nitrogen (2,7%), argon (1,6%), oksigen (0,13%), dan karbon monoksida (0,08%).
Selain itu, Mars mengalami perbedaan suhu yang dramatis sekitar 60 derajat Celcius (150 Fahrenheit) antara siang dan malam.
Penelitian ini menunjukkan kelayakan penggunaan “baterai Mars” dalam kondisi Mars yang sebenarnya.
Para peneliti mengatakan bahwa baterai ini dapat langsung menggunakan gas di atmosfer Mars sebagai sumber bahan bakarnya, mirip dengan cara kerja sel bahan bakar.
Alih-alih menyimpan energi seperti baterai biasa, baterai Mars menghasilkan listrik dengan terus bereaksi dengan bahan kimia selama bahan bakar tersedia.
Selama pelepasan muatan, elektroda baterai berinteraksi dengan gas Mars, menciptakan reaksi kimia yang menghasilkan listrik. Bila dayanya habis, baterai dapat diisi ulang menggunakan energi surya atau nuklir untuk menghasilkan kinerja yang berkelanjutan.
“Setelah baterai habis, baterai dapat diisi ulang menggunakan energi matahari yang diambil dari permukaan Mars, sehingga dapat dipersiapkan untuk pelepasan berikutnya,” kata siaran pers tersebut.
Tetap bekerja dalam kondisi dingin
Fluktuasi suhu ekstrem di Mars dapat menjadi tantangan, namun baterai ringan ini dibuat untuk tahan terhadap fluktuasi tersebut.
Menariknya, ia dapat beroperasi terus menerus selama berbulan-bulan – dengan siklus hidup pengisian/pengosongan 1.375 jam (kira-kira dua bulan Mars).
Tim tersebut bahkan mensimulasikan variasi suhu yang keras di planet ini untuk memeriksa kinerjanya. Baterai mampu beroperasi pada titik beku 0°C (32 Fahrenheit) dan menunjukkan kepadatan energi 373,9 Wh/kg pada tingkat suhu ini.
Proses pengisian dan pengosongan baterai melibatkan pembentukan dan dekomposisi litium karbonat, sementara sejumlah kecil oksigen dan karbon monoksida di atmosfer Mars bertindak sebagai katalis reaksi.
Hal tersebut secara signifikan mempercepat kinetika konversi karbon dioksida.
Para peneliti juga mengoptimalkan desain baterai untuk meningkatkan kinerjanya.
Mereka ingin meningkatkan jumlah atmosfer Mars yang dapat berinteraksi dengan elektroda baterai selama pengisian dan pengosongan baterai, yang akan membantu meningkatkan efisiensi dan kapasitas energi baterai.
Desain baterai menggabungkan struktur sel terlipat, yang memungkinkan area permukaan atmosfer Mars yang lebih besar untuk berinteraksi dengan elektroda terintegrasi.
Mereka juga meningkatkan ukuran sel baterai menjadi 4 cm² untuk meningkatkan kepadatan energinya (765 Wh kg-1 dan 630 Wh l-1).
Penelitian di masa depan akan fokus pada pengembangan baterai Mars solid-state yang dapat mengatasi tantangan fluktuasi tekanan dan suhu rendah, sehingga membuka jalan bagi sistem eksplorasi ruang angkasa yang canggih.
Temuan peneliti Cina ini dilaporkan dalam jurnal Science Bulletin. |
Sumber: Interesting Engineering | EurekAlert
إرسال تعليق