Endüstri Haberleri

NASA, SABERS ile Daha İyi, Daha Güvenli Bir Pil Oluşturmayı İstiyor

2021-06-16
KONULAR:
Pil Teknolojisi, NASA
JOHN GOULD tarafından, NASA 11 NİSAN 2021



Bu resimde gösterildiği gibi yarının elektrikle çalışan uçaklarına güç sağlamak için bugünün modellerinden daha güvenli olan yeni pil tasarımları gerekecektir. SABERS adlı bir NASA araştırma projesi, daha iyi pil oluşturmak için hem tanıdık hem de egzotik malzemeleri birleştirmenin yeni yollarını test ediyor. Kredi bilgileri: NASA

Telefonlarımızda, tabletlerimizde veya dizüstü bilgisayarlarımızda pil sorunlarıyla uğraşmak sinir bozucu olabilir.

Piller günlük hayatın her yerinde olmasına rağmen, birçoğu hala arıza ve arıza yaşıyor. Onları daha sık şarj etme ihtiyacının küçük rahatsızlığı, maliyetli onarımlara veya tamamen yeni bir cihaz satın almaya bile dönüşebilir. Uçan kaykaylar veya arabalar gibi daha büyük elektronik cihazlardaki piller bile alev alabilir.

Şimdi, havacılıkta sürdürülebilirliğe artan önemle birlikte, her boyuttaki uçakta elektrikli tahrik sistemlerine kısmen veya tamamen güç sağlamak için pillerin kullanılmasına olan ilgi her geçen gün artıyor.
O halde soru şu ki, tamamen güvenli, bozulmayan ve hatta alev almayan piller üretmenin daha iyi bir yolu olabilir mi?

SABERS veya “Gelişmiş Yeniden Şarj Edilebilirlik ve Güvenlik için Katı Hal Mimarisi Piller” adlı bir NASA etkinliği, yepyeni malzemeler ve özgün yapım yöntemleri kullanarak daha güvenli bir pilin nasıl oluşturulacağını araştırıyor.

Amaç, şu anda kullandığımız lityum iyon pillerden önemli ölçüde daha yüksek enerjiye sahip bir pil yaratmaktır. Bu pil ayrıca zamanla kapasite kaybetmez, alev almaz veya bir şeyler ters giderse yolcuları tehlikeye atmaz.

NASA'da SABERS baş araştırmacısı Rocco Viggiano, “Raftan bir pil almak yerine, elektrikli bir uçağın benzersiz performans gereksinimlerine göre uyarlanmış bir pili sıfırdan geliştirmemiz gerektiğine karar verdik” dedi. Cleveland'daki Glenn Araştırma Merkezi.
Görünüşe göre katı hal piller faturaya uyuyor.

Bugün birçok pilin aksine, SABERS'in yaratmak istediği pillerin tasarımında herhangi bir sıvı yok. Tamamen sağlam bir pilin daha az karmaşık bir ambalajı vardır, güvenlik risklerini azaltır ve içinde sıvı bulunan bir pilden daha fazla hasara dayanabilir.

Proje, elektrik yükünü tutmak için kükürt ve selenyum elementlerinin benzersiz bir kombinasyonunu kullanarak inceledi.

“Katı hal kükürt-selenyum pil dokunulamayacak kadar soğuktur ve alev almaz. Lityum iyon pillerden daha ince bir profile sahiptir ve daha iyi enerji depolamasına sahiptir. Viggiano, bir dayak alabilir ve genellikle ideal koşullardan daha az koşullarda çalışmaya devam edebilir” dedi.

Ek bir fayda, kükürtün petrol arıtmanın bir yan ürünü olmasıdır. Öğenin dünya çapında erişilebilir ve kullanılmayı bekleyen stokları var. Biraz hayal gücü ile bu atık ürün, çevre dostu araçlara güç sağlayan bir şeye dönüştürülebilir.

Hayal gücü, SABERS'ın başka bir yönüdür.

Proje, bir pil oluşturmak için daha önce hiç birleştirilmemiş unsurları kullanmayı amaçlamaktadır. Örneğin, NASA tarafından geliştirilen “delik grafen” (havanın geçmesine izin vermek için yüzeyindeki delikler için adlandırılmıştır) adı verilen bir bileşen, çok yüksek düzeyde elektrik iletkenliğine sahiptir. Ultra hafiftir ve çevre dostudur.

Viggiano, "Bu malzeme pil sistemlerinde hiç kullanılmadı ve onu daha önce hiç kullanılmamış diğer malzemelerle birleştiriyoruz" dedi.

SABERS Büyük Adımlar Atıyor

Katı hal pillerin düşük deşarj oranına sahip olduğu bilinmektedir. Başka bir deyişle, pilden bir kerede akan güç miktarı çok düşüktür. Ancak SABERS araştırmacıları, bu deşarj oranını neredeyse iki katına çıkardı, bu da katı hal pillerin daha büyük elektroniklere uygulanabilir bir şekilde güç sağlayabileceği anlamına geliyor.

“Hedefimizi aştık. Daha fazla gelişme ile bu oranı daha da artırabiliriz," dedi Viggiano. Projenin hedefleri ve başarıları, Uber gibi şirketlerin ve gelecekteki Gelişmiş Hava Hareketliliği ortamları için araç üretmekle ilgilenen diğer birçok şirketin dikkatini çekti.

SABERS için bir sonraki adım, pil tasarımını adım adım ilerletmek. Bu, pratik durumlarda nasıl çalıştığını test etmeyi, güvenli olduğundan emin olmayı ve performansı hakkında veri toplamayı içerecektir. Başarılı olursa, tasarım daha da optimize edilebilir.

Bu arada, güvenlik bir numaralı husus olmaya devam ediyor.

Mevcut pil araştırmaları çoğunlukla, güvenlik standartları genellikle pillerin daha stresli ortamlarla karşılaştığı havacılık uygulamaları için gerekli olanlardan daha az kısıtlayıcı olan otomobil endüstrisine yöneliktir.

SABERS, daha güvenli piller üretmenin hem teknik olarak mümkün hem de ekonomik olarak kazançlı olduğunu kanıtlayarak havacılıkta kullanım için bu yeni, daha yüksek standardın belirlenmesine yardımcı olmak istiyor.

Bu katı hal pilleri hangi gereksinimleri karşılamalıdır? Pratik bir elektrikli uçağı çalıştırmak için neye ihtiyaç duyulabileceğine dair bir analize dayanarak, SABERS'ın odaklandığı beş husus güvenlik, enerji yoğunluğu, deşarj hızı, paket tasarımı ve ölçeklenebilirlik idi.

Esasen, bu pillerin her şeyden önce güvenli olması gerekir. Ayrıca muazzam miktarda güce sahip olmaları ve bu gücü verimli bir şekilde yaymaları gerekir. Ayrıca ince ve kompakt bir şekle sahip olmalı ve mümkün olan en ayrıntılı ve kapsamlı yaklaşımla geliştirilmelidirler.

Sonuç olarak, SABERS, elektrikle çalışan uçaklar için güvenli pillerin fizibilitesini belirliyor. Başarılı olursa, bu yenilikler gelecekteki hava yolculuğu için yeni bir güç depolama çağının etkinleştirilmesine yardımcı olabilir.

SABERS, NASA araştırmacılarına havacılığın en büyük teknik zorluklarından bazılarını çözmeye yönelik fikirlerinin uygulanabilir olup olmadığını ve belki de NASA içinde veya sanayi.

1 Ekim 2019'da başlayan iki yıllık bir faaliyet olarak seçilen COVID-19 pandemisinin yol açtığı takipteki kesintiler, henüz hiçbir şeye karar verilmemiş olsa da uzatmaya yol açabilir.