中国科大提出火星原位气体热电转化新思路

火星大气由二氧化碳、氮气和氩气等成分组成，其中二氧化碳占比高达95%以上。中国科学技术大学教授舒歌群团队提出火星原位气体热电转化的新思路，首次揭示了火星气体出色的热电转化性能，并报道了其在火星独特环境条件下的工作模式，为未来火星探测任务能源系统设计开辟新思路。该成果日前在线发表于《科学通报》。

对于未来火星科考站核堆能源系统，工作介质是二回路热电转换的能量载体，非原生工作介质在火星极端服役环境具有潜在的泄漏问题。为了实现火星可持续能源供应，研究团队从“因地制宜”的思路出发，基于二氧化碳工质优良的热功转化性能基础，开创性提出火星气体资源化利用的热电转化新概念，利用丰富的大气资源解决工质的供应管理问题。

研究表明，亚临界气体循环是火星独特的散热环境和空间能源系统尺寸限制下的有效热电转化模式，大分子、高热稳定性和高比热容的火星气体，能够保障安全的前提下提高功率密度，与氦氙稀有气体相比，效率可提高7.4%至20.0%，功率密度可提高1.0%至14.2%；同时，系统适应火星昼夜温差、气体成分季节性迁移和沙尘气候环境，极端工况能维持40%发电能力，结合原位气体化学特性和冷却热回收可实现热-电-氧一体化供应，在100kW以上功率量级场景（大规模近地表勘探、火星基地供能），相比光伏发电和热电材料相比具有突出的轻量化优势。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.scib.2025.04.013