Poreuze supercondensatoren met een ultralage temperatuur zouden de polaire missies van Mars kunnen aandrijven

Een poreuze koolstof-aerogel verbetert de prestaties bij lage temperaturen van supercondensatoren, die kunnen helpen energie te leveren voor ruimtemissies en poolactiviteiten. Krediet: aangepast van Nano Letters 2021, DOI: 10.1021 / acs.nanolett.0c04780

NASA’s Perseverance Rover maakte onlangs een succesvolle landing op Mars en begon aan een tweejarige missie om tekenen van oud leven te zoeken en monsters te verzamelen. Omdat Mars extreem koud is – nachttemperaturen kunnen dalen tot onder -112 F – zijn er kachels nodig om te voorkomen dat het batterijsysteem van de rover bevriest. Nu rapporteren onderzoekers in ACS ‘ Nano Letters hebben 3D-geprinte poreuze koolstof-aerogels voor elektroden in supercondensatoren met ultralage temperatuur, waardoor de verwarmingsbehoefte voor toekomstige ruimtemissies en polaire missies wordt verminderd.

Jennifer Lu, Yat Li en collega’s wilden een energieopslagsysteem ontwikkelen dat bij zeer lage temperaturen zou kunnen werken zonder verwarmingseenheden, waardoor er meer gewicht en energie nodig is voor instrumenten en machines, zoals de Mars-rovers. Dus de onderzoekers 3D-printten een poreuze koolstof-aerogel met behulp van op cellulose nanokristallen gebaseerde inkt, en vervolgens gevriesdroogd en het oppervlak verder behandeld.

Het resulterende materiaal had meerdere poriënniveaus, van de poriën van 500 μm in de roostervormige structuur tot poriën ter grootte van een nanometer in de staven van het rooster. Dit poreuze netwerk met meerdere schalen behield voldoende ionendiffusie en ladingsoverdracht via een elektrode bij -94 F, waardoor een hogere energieopslagcapaciteit werd bereikt dan eerder gerapporteerde lage-temperatuur-supercondensatoren.

Het team zal samenwerken met NASA-wetenschappers om de prestaties bij lage temperaturen van het apparaat verder te karakteriseren.