我國研究火星大氣發電

    【本報訊】據央視網七日消息：近年來，我國不斷加快火星探測的步伐，二○二八年前後將發射天問三號探測器，二○三一年前後實現火星樣品返回地球。為順利開展這些任務，我國科學家一直探索如何有效利用火星上的現有資源，為未來火星長期科研和人類駐留提供能源和資源保障。近期，中國科學技術大學的研究團隊就利用火星大氣作為介質，開展了儲能和發電方面的研究，並取得新進展。

    助力科研站建設

    中國科學技術大學研究員石凌峰表示，工作介質其實是發電系統的一個能量轉化的載體，可以通俗地把它稱為發電系統的“血液”。火星大氣具有優良的熱電轉化性能。

    經過研究分析，科研人員發現相較於目前廣泛研究的氦——氙稀有氣體方案，以二氧化碳為主的火星大氣具有較大的分子質量和單位體積做功能力，將其用於發電系統，效率最大可提升百分之二十、功率密度最大可提升百分之十四，而且可以實現工作介質原地隨時獲取，這為未來大規模火星探測任務提供了一種“因地制宜”的能源生產解決方案。

    石凌峰介紹，利用火星大氣就相當於是利用了當地的資源，這個對未來可持續的火星科研站建設是一個很好的技術方案。

    儲能方案助探火

    不僅在火星發電領域，研究團隊同時還開展了利用火星大氣進行儲能方面的研究，這有望為將來在火星上開展的探測任務提供能源方面的保障。

    與地球表面不同，火星大氣由二氧化碳、氮氣、氬氣等氣體組成，其中二氧化碳含量高達百分之九十五以上，這成為火星資源利用的主要關注對象。

    為了將來人類可以利用火星上的大氣進行儲能，中國科學技術大學科研團隊創新性地提出了火星電池儲能系統概念。這種火星電池以火星大氣中的活性物質作為反應燃料，來實現電量釋放，為火星探測器和基地等提供持續能源供給。而在電能儲存時，則結合電能、光能、熱能等能量形式，將能量重新存儲到火星電池儲能系統中。

    中國科學技術大學博士後蕭旭表示，火星氣電池其實跟鋰空氣電池、鋰二氧化碳電池是一脈相承的，它是將空氣中或者是火星中的大氣成份吸入到電池裡面，然後作為它的主要的活性氣體，然後釋放出電能，供火星車或者是火星直升機的使用。

    研究人員在模擬火星大氣及晝夜溫差的條件下，對這種電池的性能開展了測試。

    結果顯示，即使在○攝氏度低溫環境下，電池依然能穩定驅動電子設備。

    使用火星大氣作為燃料，不僅大幅減輕了電池系統整體重量，還實現了能源的就地獲取與自給自足，為火星開發與研究提供了全新的高能量密度儲能方案，對提升火星任務的自主性與可持續性具有重要意義。

    建深空能源系統

    火星與地球擁有相似的自轉周期和四季變化。專家表示，火星氣體的高效開發利用，正成為推動下一代深空能源系統構建的關鍵突破口。

    據介紹，未來，圍繞火星氣體的能源化和資源化利用，結合發電、儲能、供熱、製氧、製燃料等，可以進一步拓展形成火星大氣利用的綜合能源系統。比如，火星表面的平均溫度只有約零下六十三攝氏度，發電系統的低溫段餘熱，能夠解決火星科研站的熱能供應問題，同時中溫段和高溫段火星氣體可以分別為甲烷化反應製燃料和高溫電解製氧技術提供反應氣，將富含的大量碳原子和氧原子的火星氣體，轉變為氧氣和甲烷燃料等探測任務所需的寶貴資源。