NASA’nın SPEARS projesinde geliştirilen katı hal batarya hücreleri, termal vakum testlerinde -170 dereceye kadar soğutuldu ve fiziksel hasar almadı. Hücreler -60 ile -80 derece arasında iyi performans gösterirken, en düşük sıcaklıklarda elektrik üretemedi; çalışmaları için önce uygun sıcaklığa çıkarılmaları gerekiyor.
Aşırı soğukta dayanım test edildi
NASA, uzay ortamının zorlu koşullarına uygun enerji depolama sistemleri geliştirmeyi amaçlayan Solid Power for Extreme Environment Adaptability and Resilience in Space (SPEARS) projesi kapsamında yeni batarya testleri yaptı. NASA Langley Araştırma Merkezi’ndeki termal vakum testlerinde prototip hücrelerin aşırı sıcaklıklardaki dayanıklılığı incelendi.
Sonuçlara göre bataryalar -60 ile -80 derece aralığında iyi performans sergiledi ve -80 dereceye kadar çalışmayı sürdürdü. Bu sınırın altında performans düşerken, hücreler -170 dereceye kadar maruz kaldıkları soğukta fiziksel hasar görmedi.
Ancak bataryalar test edilen en düşük sıcaklıkta elektrik sağlayamadı. Enerji üretebilmeleri için önce belirli bir çalışma sıcaklığına kadar ısıtılmaları gerekiyor. Dolayısıyla teknoloji, henüz aşırı soğukta doğrudan çalışabilen bir batarya sunmuyor.
Katı elektrolitler sıcaklık değişimlerine dayanmayı hedefliyor
Ay’ın özellikle Güney Kutbu çevresindeki bazı yerlerinde sıcaklıklar -200 dereceye kadar düşebiliyor. Geleneksel lityum iyon bataryalardaki sıvı elektrolitler aşırı soğukta donabilir. Yüksek sıcaklıklar da bu bataryaların performansını ve güvenliğini olumsuz etkileyebilir.
SPEARS kapsamında geliştirilen hücrelerde sıvı elektrolit yerine katı seramik ya da polimer tabanlı elektrolitler kullanılıyor. Bu tasarım, geniş sıcaklık değişimlerine dayanıklılığı artırmayı ve yanıcı sıvı elektrolitlerle bağlantılı yangın risklerini azaltmayı amaçlıyor.
Katı elektrolitli yapı, bataryaların çok düşük sıcaklıklara hasar görmeden dayanabilmesini sağlayabilir. Hücrelerin yeniden kullanılmadan önce ısıtılması, onları sürekli sıcak tutma gereksiniminden ayrı bir işlem olarak ele alınabiliyor.
Ay görevlerinde enerji tüketimini azaltma potansiyeli
Teknoloji; Ay yüzeyindeki keşif araçları, bilimsel ölçüm cihazları ve astronotların acil durum ekipmanları için potansiyel taşıyor. Ay gecelerindeki aşırı soğuk, ekipmanları çalışır durumda tutmayı güçleştiriyor; bataryaları ısıtmak da ek enerji tüketiyor.
Bataryaların soğuğa hasar görmeden dayanabilmesi, görevler arasında sürekli ısıtma ihtiyacını azaltabilir. Bunun yerine küçük ısıtıcılarla hücreler, yeniden kullanılacakları zaman uygun çalışma sıcaklığına getirilebilir. Böyle bir yöntem, uzay araçlarındaki ısı yönetimi sistemlerinin ağırlığını ve enerji harcamasını azaltma potansiyeli taşıyor.
NASA araştırmacıları, farklı elektrot malzemelerini inceleyerek bataryaların enerji kapasitesini, güç çıkışını ve kullanım ömrünü belirli görev gereksinimlerine göre ayarlamayı da 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 mümkün olup olmadığı, sonraki testlerde bataryaların performans ve dayanıklılığının doğrulanmasına bağlı.
