在火星上发电！中国团队研究有了新进展

近年来，我国(wǒguó)不断(bùduàn)加快火星探测的(de)步伐，2028年前后将发射天问三号(sānhào)探测器，2031年前后实现火星样品返回地球。为顺利开展这些任务，我国科学家一直探索如何有效利用火星上的现有资源，为未来火星长期科研和人类驻留提供能源和资源保障。

火星发电将为建科研站提供(tígōng)能源保障

近期，中国科学技术大学的研究团队就利用火星大气(dàqì)作为介质，开展了(le)储能和发电方面的研究，并取得新进展。

科研人员介绍，在火星(huǒxīng)(huǒxīng)上发电并非易事，要考虑到使用一种易于获取且用之不竭的介质来实现发电。在地球上发电，例如火电站和核电站使用的工作介质一般是水。而(ér)在宇宙空间开展核能发电，此前科学界讨论比较多的是采用稀有气体氦-氙作为工作介质，但是氦-氙并不是火星上原生的资源，会面临(miànlín)从地球运输到火星过程(guòchéng)中出现泄漏后不能及时补充的问题。那么如何用火星上原生的资源发电？中国(zhōngguó)科学技术大学研究人员提出将火星大气(dàqì)作为发电系统工作介质的新思路。

中国科学技术大学研究员(yánjiūyuán) 石凌峰：工作介质它其实是发电系统的(de)一个能量(néngliàng)转化的载体。我们也可以通俗地把它称为发电系统的“血液”。火星大气具有优良的热电转化性能(xìngnéng)。火星大气它的这种性质，它的这个(zhègè)分子质量是比较大的，比热容也比较高，那么这种特性带来了热功转换性能是较为优异的。

经过研究分析，科研人员发现相较于(yú)目前广泛(guǎngfàn)研究的氦-氙稀有气体方案(fāngàn)，以(yǐ)二氧化碳为主的火星大气具有较大的分子质量和单位体积做功能力，将其用于发电系统，效率最大可提升(tíshēng)20%、功率密度最大可提升14%，而且可以实现工作介质原地随时获取，这就为未来大规模火星探测任务提供了一种“因地制宜”的能源生产解决方案。

石凌峰介绍，利用火星大气(dàqì)就相当于是利用了当地的资源，这个对未来可持续(chíxù)的火星科研站建设是一个很好的技术方案。

研发(yánfā)火星电池将为火星探测提供储能方案

不仅在火星(huǒxīng)发电领域，研究团队同时还开展了利用火星大气(dàqì)进行储能方面的研究，这有望为将来在火星上开展的探测(tàncè)任务提供能源方面的保障。

与地球表面不同，火星大气由二氧化碳、氮气、氩气等(děng)气体组成，其中二氧化碳含量高达95%以上，这成为火星资源利用(lìyòng)的主要关注对象。为了将来(lái)人类可以利用火星上的大气进行储能(chǔnéng)，中国科学技术(kēxuéjìshù)大学科研团队创新性地提出了火星电池储能系统概念。这种(zhèzhǒng)火星电池以火星大气中的活性物质作为反应燃料，来实现电量释放，为火星探测器和基地等提供持续能源供给。而在电能储存时，则结合电能、光能、热能等能量形式，将能量重新存储(cúnchǔ)到火星电池储能系统中。

中(zhōng)国科学技术大学博士后 肖旭：火星气电池其实跟锂空气(kōngqì)电池、锂二氧化碳电池是一脉相承的，它是将(jiāng)空气中或者是火星中的大气成分(chéngfèn)吸入到电池里面，然后作为它的主要的活性气体，然后释放出电能，供火星车或者是火星直升机的使用。

研究人员在(zài)模拟火星大气及昼夜温差的条件下，对(duì)这种电池的性能开展了测试。结果显示，即使在0℃低温环境(huánjìng)下，电池依然能稳定驱动电子设备(diànzishèbèi)。使用火星大气作为燃料，不仅大幅减轻了电池系统整体重量(zhòngliàng)，还实现了能源的就地获取与自给自足，为火星开发与研究提供了全新的高能量密度储能方案，对提升火星任务的自主性与可持续性具有重要意义(yìyì)。

火星气体高效利用将推动(tuīdòng)深空能源系统构建

火星与(yǔ)地球拥有相似的自转周期和四季变化。专家表示，火星气体的高效开发利用，正(zhèng)成为推动下一代深空能源系统构建的关键突破口。

据介绍，未来，围绕火星气体的(de)能源(néngyuán)化和(hé)资源化利用，结合发电、储能、供热、制氧、制燃料(ránliào)(ránliào)等，可以进一步拓展形成火星大气利用的综合能源系统。比如，火星表面的平均温度只有约零下63℃，发电系统的低温段余热，能够解决火星科研站的热能供应问题，同时中温段和高温段火星气体可以分别为(wèi)甲烷化反应制燃料和高温电解制氧技术提供反应气，将富含的大量碳原子和氧原子的火星气体，转变为氧气(yǎngqì)和甲烷燃料等探测任务所需的宝贵资源。因此可以说，火星气体的高效开发利用，正(zhèng)成为推动下一代深空能源系统构建的关键突破口。