NASA’nın uzay koşulları için geliştirdiği katı hal batarya prototipleri, termal vakum testlerinde -170°C’ye kadar fiziksel hasar almadan dayanırken, en düşük sıcaklıkta elektrik üretemedi. Hücrelerin çalışması için önce uygun sıcaklığa kadar ısıtılması gerekiyor.
Bataryalar -80°C’ye kadar çalışmayı sürdürdü
NASA, uzay ortamının sert koşullarına uygun enerji depolama çözümleri geliştirmek üzere yürütülen Solid Power for Extreme Environment Adaptability and Resilience in Space (SPEARS) projesi kapsamında batarya testleri yaptı. NASA Langley Araştırma Merkezi’ndeki termal vakum testlerinde prototip hücrelerin aşırı sıcaklıklardaki dayanıklılığı incelendi.
Sonuçlara göre hücreler -60 ile -80°C aralığında iyi performans gösterdi ve -80°C’ye kadar çalışmayı sürdürdü. Bu sınırın altına inildiğinde performans geriledi. Prototipler -170°C’ye kadar soğutulduğunda ise fiziksel hasar oluşmadı.
Ancak hücreler testlerin en düşük sıcaklığında elektrik sağlayamadı. Enerji üretebilmeleri için önce belirli bir çalışma sıcaklığına getirilmeleri gerekiyor. Bu nedenle sistem, aşırı soğukta ısıtılmadan çalışabilen bir batarya niteliğinde değil.
Katı elektrolitler aşırı koşullara dayanımı hedefliyor
Ay’ın özellikle Güney Kutbu çevresindeki bazı noktalarında sıcaklık -200°C’ye kadar düşebiliyor. Geleneksel lityum iyon bataryalarda kullanılan sıvı elektrolitler bu tür soğuklarda donabilir; yüksek sıcaklıklar da performans ve güvenlik sorunlarına yol açabilir.
SPEARS kapsamında geliştirilen hücrelerde sıvı elektrolit yerine katı seramik veya polimer tabanlı elektrolitler kullanılıyor. Bu tasarım, geniş sıcaklık değişimlerine dayanmayı ve yanıcı sıvı elektrolitlerle ilişkili yangın risklerini azaltmayı amaçlıyor.
Katı elektrolitli yapının özelliklerinden biri, çok düşük sıcaklıklara maruz kalırken bataryanın hasar görmeden kalabilmesi. Böylece bataryanın sürekli sıcak tutulması yerine, yeniden kullanılacağı zaman ısıtılması mümkün olabilir.
Ay görevlerinde enerji ihtiyacını düşürebilir
Teknoloji; Ay yüzeyindeki keşif araçları, bilimsel ölçüm cihazları ve astronotların acil durum ekipmanları için potansiyel taşıyor. Ay gecelerindeki aşırı soğuk, cihazları çalışır durumda tutmayı güçleştirirken bataryaları ısıtmak için de enerji harcanmasına neden oluyor.
Bataryaların soğuğa hasar almadan dayanması, görevler arasında sürekli ısıtma gereksinimini azaltabilir. Hücreler yeniden kullanılacağı sırada küçük ısıtıcılarla çalışma sıcaklığına çıkarılabilir. Bu yaklaşım, uzay araçlarının ısı yönetim sistemlerinde kullanılan ağırlığı ve enerjiyi azaltma potansiyeli sunuyor.
NASA araştırmacıları, farklı elektrot malzemeleri üzerinde çalışarak hücrelerin enerji kapasitesini, güç çıkışını ve kullanım ömrünü görev gereksinimlerine göre uyarlamayı hedefliyor.
NASA, katı hal bataryalarının ileride Ay keşiflerinin yanı sıra uçaklarda, insansız hava araçlarında, kara taşıtlarında ve taşınabilir elektronik cihazlarda da kullanılabileceğini değerlendiriyor. Bu uygulamaların gerçekleşmesi, bataryaların performans ve dayanıklılığının sonraki testlerle doğrulanmasına bağlı.
