中國科大提出火星原位氣體熱電轉化新思路

ceshi閱讀：2025-08-21 08:40:04

火星大氣由二氧化碳、氮氣和氬氣等成分組成，其中二氧化碳占比高達95%以上。**科學技術大學教授舒歌群團隊提出火星原位氣體熱電轉化的新思路，**揭示了火星氣體出色的熱電轉化性能，并報道了其在火星獨特環(huán)境條件下的工作模式，為未來火星探測任務能源系統(tǒng)設計開辟新思路。該成果日前在線發(fā)表于《科學通報》。

對于未來火星科考站核堆能源系統(tǒng)，工作介質是二回路熱電轉換的能量載體，非原生工作介質在火星極端服役環(huán)境具有潛在的泄漏問題。為了實現(xiàn)火星可持續(xù)能源供應，研究團隊從“因地制宜”的思路出發(fā)，基于二氧化碳工質優(yōu)良的熱功轉化性能基礎，開創(chuàng)性提出火星氣體資源化利用的熱電轉化新概念，利用豐富的大氣資源解決工質的供應管理問題。

研究表明，亞臨界氣體循環(huán)是火星獨特的散熱環(huán)境和空間能源系統(tǒng)尺寸限制下的有效熱電轉化模式，大分子、高熱穩(wěn)定性和高比熱容的火星氣體，能夠保障安全的前提下提高功率密度，與氦氙稀有氣體相比，效率可提高7.4%至20.0%，功率密度可提高1.0%至14.2%；同時，系統(tǒng)適應火星晝夜溫差、氣體成分季節(jié)性遷移和沙塵氣候環(huán)境，極端工況能維持40%發(fā)電能力，結合原位氣體化學特性和冷卻熱回收可實現(xiàn)熱-電-氧一體化供應，在100kW以上功率量級場景（大規(guī)模近地表勘探、火星基地供能），相比光伏發(fā)電和熱電材料相比具有突出的輕量化優(yōu)勢。

相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.scib.2025.04.013

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