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[数码讨论]谁能想到,火星“空气”也能发电?[13P] [复制链接]

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空气和电,我们都很熟悉。但你肯定没想到,空气竟然还能发电?

而且,这在火星上居然真的有戏。听起来有点不可思议吧?他们到底是怎么做到的?

最近,中国科学技术大学的团队玩出了个新花样:直接用火星大气“就地取材”发电和储能。这样不仅能解决能源问题,还能省一大笔运费。

这几年,我国火星探测速度越来越快,计划 2028 年前后发射天问三号, 2031 年前后把火星样品带回地球。

为了保证这些任务能顺利完成,科学家们一直在琢磨,怎么用火星上的资源来供电,保证未来能长期在火星上做科研和生活。

在地球上,比如火电站和核电站,通常用水来做这个工作介质。

但在太空里,大家之前想用氦-氙这种稀有气体来做核能发电的媒介。

不过氦-氙气不是火星本地的,得从地球运过去,如果中途漏了,还补不上,太麻烦了。

那么,能不能直接用火星本地的资源来发电呢?中科大的研究人员就想到了用火星大气来做发电系统的“工作介质”。

研究员石凌峰说,这个“工作介质”就像发电系统的“血液”,它负责把能量传递和转化。

火星的大气特点很适合发电,分子比较大、能吸收和传递热量的能力也很强,所以用它来发电效果挺好的。

团队研究发现,比起之前大家讨论的氦-氙气,火星大气里的二氧化碳含量很高,分子重,发电效率可以提高 20%,功率也能提高 14%。

最重要的是,火星大气随手可得,不用担心运输问题,这对将来大规模火星探测来说是个特别实用的方案。

如此看来,用火星本地的大气资源发电,对未来火星上的科研站来说是一个很好的可持续发展方案。

不仅发电,中科大团队还在研究用火星大气做“火星电池”,帮火星探测任务存储能源。

火星大气里主要是二氧化碳,还有氮气、氩气,二氧化碳占了 95% 以上,所以大家很关注怎么用它。

中科大团队提出了“火星电池”这个概念,利用火星大气里的活性成分作为燃料,释放电能,给火星车、火星基地等持续供电。而存储电能的时候,可以把电能、光能、热能转化储存到电池里。

博士后肖旭介绍,这种火星气电池和地球上的锂空气电池原理差不多,就是把火星的大气吸进电池,利用里面的气体释放电能,给火星车和火星直升机用。

团队还做了模拟火星环境的测试,发现这电池即使在 0 度低温下也能稳定工作。用火星大气做燃料,电池更轻巧,能源能现场搞定,太方便了。这对火星探测任务的独立性和持续性帮助很大。

火星和地球一样,有四季变化,转动周期也差不多。专家说,高效利用火星气体,是未来深空能源系统的重要突破。

将来,不光是发电和储能,火星气体还能用来供暖、制氧、造燃料,形成一个完整的能源系统。

比如火星表面平均温度约零下 63 度,发电时产生的余热可以用来给科研站取暖;中温段的气体可以帮忙做甲烷燃料;高温段可以用来制氧,为探测任务提供呼吸用氧和火箭燃料。

这样做,火星上丰富的碳和氧资源,就能转化成这些宝贵的能源。

看到这儿,老狐不禁联想到最近的另一个大新闻:中国的可控核聚变技术已经突破了 1.6 亿度的反应温度门槛!

一旦实现商业化,大规模发电的成本将无限趋近于零。

这是合肥综合性国家科学研究中心的最新成果。

研究员孔德峰说,核聚变就是在地球上模拟太阳的能量源,一旦真正落地,将彻底改写人类的能源结构。

想象一下,如果电几乎不要钱,生活将被怎样重塑?

比如农业,中国科学院天津工业生物技术研究所已经能用电、二氧化碳和水合成淀粉。有了足够便宜的电,我们甚至可以在工厂里“种粮”,不再依赖大片农田。

更别提沙漠化这类“老大难”问题。沙漠缺的不是土,而是水。

而海水淡化,最大成本就是电。如果电便宜到几乎可以忽略,我们就能沿海大规模造水,再把水送到沙漠腹地,黄沙变绿洲也将不再是科幻。

从火星“空气发电”到地球“无限电力”,这些看似遥不可及的技术,正在悄然改变我们的世界。

也许再过几年,那些我们以为只能出现在电影里的未来,就真的会一个个照进现实。

参考资料:

央视网、IT之家、人民日报等其他网络信息

编辑:不吃麦芽糖

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只看该作者 沙发  发表于: 06-10
  空气发电在火星上的应用确实是一个令人兴奋的创新。中国科学技术大学的团队通过研究,发现火星大气中的二氧化碳含量很高,分子较大,能够吸收和传递热量的能力较强,因此非常适合用于发电。他们提出的方案是直接利用火星大气作为发电和储能的工作介质,这不仅能有效解决火星探测任务中的能源问题,还能节省大量的运输成本。

  具体来说,火星大气中的二氧化碳含量超过95%,这使得发电效率可以提高20%,功率提高14%。中科大团队还提出了“火星电池”的概念,这种电池利用火星大气中的活性成分作为燃料释放电能,为火星车、火星基地等提供持续供电。这种电池在模拟火星环境的测试中表现出色,即使在0度低温下也能稳定工作。

  这项技术的意义远不止于此。火星气体不仅能用于发电和储能,还可以用于供暖、制氧、制造燃料等,形成一个完整的能源系统。例如,发电时产生的余热可以用来为科研站取暖;中温段的气体可以用来制造甲烷燃料;高温段则可以用来制氧,为探测任务提供呼吸用氧和火箭燃料。

  总的来说,通过高效利用火星气体,未来的深空能源系统将实现重大突破,为火星探测和科研提供强有力的支持。这些技术的发展和应用,无疑将为我们探索宇宙、拓展人类活动空间带来革命性的变化。

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只看该作者 板凳  发表于: 06-10
火星“空气”发电的可能性
确实,火星“空气”发电的概念听起来非常前沿和创新。近年来,随着我国火星探测步伐的加快,科学家们也在积极探索如何利用火星本地资源来解决能源问题。以下是关于火星“空气”发电的一些详细信息:

火星大气作为发电介质
中国科学技术大学的研究团队提出了一种创新的方法,即利用火星大气作为发电系统的“工作介质”。这种方法的优势在于火星大气中的二氧化碳含量高达95%以上,而二氧化碳分子较大,具有较强的吸收和传递热量的能力,因此用它来发电的效果非常好1。具体来说,相比于之前讨论的氦-氙气,使用火星大气发电可以提高20%的效率和14%的功率。

火星电池的应用
除了发电,中科大团队还在研究利用火星大气制作“火星电池”,这种电池可以利用火星大气中的活性成分作为燃料,释放电能,为火星车和火星基地等设备持续供电。这种电池在模拟火星环境的测试中表现出色,即使在0度低温下也能稳定工作1。此外,与传统锂电池相比,锂-二氧化碳电池的能量密度提高了30%以上,并且可以在极端环境下稳定运行。

多能互补的能源系统
未来的火星探测器可能会采用多能互补的能源系统,例如白天利用太阳能发电,而在夜晚或沙尘暴导致太阳能不足时,使用火星电池来提供能源。这种系统可以显著提升探测器的续航能力和工作时间。

总结
综上所述,利用火星大气发电和储能不仅解决了能源运输的问题,还为未来的火星探测任务提供了可持续发展的能源解决方案。这些创新技术展示了人类在外星环境中生存和工作的可能性,也为未来的深空探索开辟了新的道路。
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