סין משיגה פריצת דרך בתחום סוללות-על עבור כטב"מים.

חוקרים סינים פיתחו שיטה חדשה לשיפור משמעותי של ביצועי סוללות ליתיום-גופרית, פריצת דרך שיכולה לאפשר לכלי טיס בלתי מאוישים (UAVs) לטוס רחוק הרבה יותר בטעינה אחת.

מחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת Nature פותח דרכים חדשות לעבר סוללות עמידות וחזקות יותר עבור תעופה בגובה נמוך ויישומים רבים אחרים.

כיום, רוב הכטב"מים הקונבנציונליים משתמשים בסוללות ליתיום-יון, אשר מתקרבות לגבולות צפיפות האנרגיה שלהן. צפיפות האנרגיה של סוללות אלו - כמות האנרגיה החשמלית המאוחסנת ליחידת משקל - היא בדרך כלל מתחת ל-300 וואט-שעה/ק"ג, מה שמוביל ל"חששות טווח" המגבילים את זמן הטיסה.

סוללות ליתיום-גופרית נחשבות לחלופה מבטיחה בשל צפיפות האנרגיה הגבוהה שלהן באופן תיאורטי, בשילוב עם השפע והעלות הנמוכה של גופרית.

עם זאת, בפועל, סוג זה של סוללה נתקל במכשול עיקרי מכיוון שבמהלך הטעינה והפריקה, גופרית עוברת תהליך כימי מורכב המייצר חומרי ביניים מומסים רבים.

תוצרי ביניים אלה נוטים להתפזר החוצה, להאט תגובות ולבזבז אנרגיה.

צוות מחקר בראשות בית הספר הבינלאומי לתארים מתקדמים צינגהואה בשנג'ן (Tsinghua SIGS) הציע פתרון חדשני על ידי שילוב "חומר מבשר ביניים" בתהליך הגופרית האלקטרוכימי.

החוקר צ'ו קוואנג מאן מבית הספר הזה הסביר: "חשבו על זה כתוסף מיוחד ש'שוכב רדום' בתוך הסוללה עד שיהיה צורך בו. כאשר תגובת הגופרית מתחילה, תוסף זה 'מתעורר' ממש באתר התגובה ומתחיל לתפקד."

לדבריו, כאשר מולקולה זו מופעלת, היא תיקשר לחומרי ביניים מומסים ותמנע מהם להיסחף. היא גם מסייעת בבניית "נתיבים מהירים" לתגובות חשמליות, מה שהופך את התהליך כולו לחלק ויעיל הרבה יותר.

צוות המחקר גם עיצב מחדש את רשת התגובה ברמה המולקולרית. המולקולה החדשה שפותחה מפחיתה את ההתנגדות הפנימית של הסוללה ב-75% בהשוואה לעיצובים קונבנציונליים.

בבדיקות, סוג הסוללה החדש ביצע יציבות לאורך 800 מחזורי טעינה-פריקה, תוך שמירה על כמעט 82% מהקיבולת שלו.

באופן בולט יותר, צוות המחקר בנה אב טיפוס מעשי של סוללה בגודל כיס עם צפיפות אנרגיה של 549 וואט-שעה/ק"ג, כמעט כפול מזו של סוללות סטנדרטיות רבות הנמצאות כיום בשימוש עבור כטב"מים. יש לכך השלכות משמעותיות על כטב"מים - צפיפות אנרגיה גבוהה יותר פירושה זמני טיסה ארוכים יותר, מטענים גדולים יותר וטווחי פעולה רחבים יותר.

צוות המחקר מאמין כי ניתן להרחיב את אסטרטגיית התכנון המולקולרי הזו גם לתחומים אחרים, כולל סוללות זרימה, סוללות ליתיום-מתכת ואפילו תהליכי מיחזור ישירים של סוללות.

(וייטנאם/וייטנאם+)

מקור: https://www.vietnamplus.vn/trung-quoc-dat-dot-phat-ve-sieu-pin-cho-uav-post1109908.vnp