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记者27日从中国科学技术大学获悉,该校热科学和能源工程系谈鹏特任教授团队开发出一种火星电池,由火星大气成分作为电池反应燃料物质,可实现高能量密度和长循环性能。相关成果日前发表在综合类学术期刊《科学通报》上。
由于火星大气中二氧化碳含量高达95.32%,而锂二氧化碳电池利用金属锂和二氧化碳作为反应物,所以被认为在火星探测中具有潜在应用价值。然而,现有研究通常忽略了火星的复杂环境,包括多种气体成分以及昼夜温差约为60摄氏度的剧烈温度波动。
针对这一问题,研究团队开发了一种以火星大气为直接燃料的火星电池,并结合温度波动测试,极大程度地模拟了火星表面的真实环境,从而实现了可持续输出电能的火星电池系统。在0摄氏度低温下,研究人员测得该电池的能量密度高达373.9瓦时/公斤,循环寿命达1375小时,约为两个火星月。
研究表明,火星电池的电化学性能在0—60摄氏度范围内具有显著的温度依赖性。在高温条件下,电压间隙为1.6伏特,倍率为0.4安/克,功率密度为3.9瓦/平方米。具体来说,该电池在充放电过程中伴随着碳酸锂的生成和分解电化学反应。通过一体化电极制备和折叠式电池结构设计,该团队将电芯尺寸放大至2×2平方厘米,进一步提升了软包电池的能量密度至765瓦时/公斤和630瓦时/升。
研究人员表示,这项研究为火星电池在实际火星环境中的应用提供了概念验证,并为未来太空探索中的多能互补能源系统的发展奠定了基础。
(原载于《科技日报》 2024-08-28 01版)
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