記者27日從中國科學技術大學獲悉，該校熱科學和能源工程系談鵬特任教授團隊開發出一種火星電池，由火星大氣成分作為電池反應燃料物質，可實現高能量密度和長循環性能。相關成果日前發表在綜合類學術期刊《科學通報》上。
由于火星大氣中二氧化碳含量高達95.32%，而鋰二氧化碳電池利用金屬鋰和二氧化碳作為反應物，所以被認為在火星探測中具有潛在應用價值。然而，現有研究通常忽略了火星的復雜環境，包括多種氣體成分以及晝夜溫差約為60攝氏度劇烈的溫度波動。
針對這一問題，研究團隊開發了一種以火星大氣為直接燃料的火星電池，并結合溫度波動測試，極大程度地模擬了火星表面的真實環境，從而實現了可持續輸出電能的火星電池系統。在0攝氏度低溫下，研究人員測得該電池的能量密度高達373.9瓦時/公斤，循環壽命達1375小時，約為兩個火星月。
研究表明，火星電池的電化學性能在0—60攝氏度范圍內具有顯著的溫度依賴性。在高溫條件下，電壓間隙為1.6伏特，倍率為0.4安/克，功率密度為3.9瓦/平方米。具體來說，該電池在充放電過程中伴隨著碳酸鋰的生成和分解電化學反應。通過一體化電極制備和折疊式電池結構設計，該團隊將電芯尺寸放大至2×2平方厘米，進一步提升了軟包電池的能量密度至765瓦時/公斤和630瓦時/升。
研究人員表示，這項研究為火星電池在實際火星環境中的應用提供了概念驗證，并為未來太空探索中的多能互補能源系統的發展奠定了基礎。
（中國科學技術大學供圖）
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