Unter der Leitung von Professor Tan Peng, Wissenschaftler an der University of Science and Technology of China, erfand Postdoktorand Xiao Xu die Mars-Batterie. Dieser Erfolg markiert nicht nur einen Fortschritt für die Menschheit auf ihrem Weg zur Erforschung des Universums, sondern bietet auch eine beispiellose Energielösung. Nach zahlreichen Überprüfungen wurde die Forschungsarbeit schließlich Anfang Oktober im Science Bulletin veröffentlicht.

In dieser Studie bewies Dr. Xiao Xu außergewöhnliche Kreativität, indem er ein Batteriesystem entwickelte, das die Marsatmosphäre direkt als Brennstoff nutzt. Dementsprechend herrscht auf dem Mars eine raue Umgebung mit einer komplexen Atmosphäre, die aus 95,32 % Kohlendioxid (CO₂), 2,7 % Stickstoff, 1,6 % Argon, 0,13 % Sauerstoff und 0,08 % Kohlenmonoxid (CO) besteht, sowie einem Temperaturunterschied zwischen Tag und Nacht von bis zu 60 °C.

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Illustratives Foto. Fotoquelle: SCMP

Die Einführung von Marsbatterien reduziert nicht nur die Nutzlast von Raumfahrzeugen erheblich, sondern eröffnet auch die Möglichkeit, den Weltraum weiter und längerzu erkunden . Das Besondere an diesem Batterietyp liegt in seinem effizienten Energieumwandlungsmechanismus und seiner überlegenen Anpassungsfähigkeit an die Umwelt.

Laut dem Autor der Studie fungiert die Marsbatterie als „gieriger Esser“, der die Bestandteile der Atmosphäre direkt als „Nahrung“ aufnimmt und durch eine komplexe elektrochemische Reaktion das Geschenk der Natur in Elektrizität umwandelt. Wenn die Batterie leer ist, nutzt sie Sonnenenergie oder Kernenergie zum Aufladen. Nachdem sie sich mit Energie versorgt hat, funktioniert die Batterie normal weiter.

Das Besondere an der Marsbatterie ist ihre herausragende Leistung selbst bei extremen Temperaturen. Bei 0 °C erreicht die Energiedichte der Batterie immer noch einen Höchstwert von 373,9 Wh/kg, und der Lade-Entladezyklus beträgt 1.375 Stunden. Das bedeutet, dass die Batterie auf dem Mars etwa zwei Monate lang stabil betrieben werden kann und genügend Energie für den Betrieb von Forschungsinstrumenten, Kommunikationssystemen und lebenserhaltenden Geräten liefert.

Darüber hinaus bleiben Spannungslücke, Lade-/Entladerate und Batterieleistungsdichte bei steigender Temperatur stabil. Um dieses Ergebnis zu erreichen, setzte das Forschungsteam fortschrittliche Elektrodenherstellungstechnologie ein und entwickelte eine geschichtete Batteriestruktur, um die Kontaktfläche mit der Atmosphäre zu maximieren und so die Energiedichte und Ausgangsleistung zu verbessern.

Konkret zeigten die Testergebnisse, dass die volumetrische Energiedichte der Batterie einen Rekordwert von 630 Wh/l erreichte und die spezifische Energie 765 Wh/kg betrug, als das Forschungsteam die Batteriegröße auf 4 cm² vergrößerte.

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Zusammenfassung der experimentellen Ergebnisse von Mars-Batterien. Fotoquelle: Badiu

Auf die Frage, ob dieser Batterietyp dem solarbetriebenen Rover ähnelt, der nach Staubansammlungen auf dem Mars „Winterschlaf hält“, bestätigte Dr. Tieu Huc, dass Staubansammlungen die Leistung von Marsbatterien nicht beeinträchtigen.

Die Ärztin konzentriert sich künftig weiterhin auf die Entwicklung von Festkörper-Marsbatterien, um technische Probleme im Zusammenhang mit der Verdunstung bei niedrigem Druck und schwankenden Temperaturen zu lösen. Gleichzeitig wird das Forschungsteam die Integration von Wärme- und Druckmanagementsystemen weiter erforschen, um ein vielseitiges Energiesystem aufzubauen.

Diese Bemühungen des Forschungsteams fördern nicht nur die bemerkenswerte Entwicklung der Weltraumenergietechnologie, sondern legen auch eine solide Grundlage für die Weltraumforschung und verwirklichen den Traum der Menschheit von interstellaren Reisen.

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