火星呈現出高度複雜的自然環境，其氣體成分多種多樣——95.32%二氧化碳、2.7%氮氣、1.6%氬氣、0.13%氧氣和0.08%一氧化碳——以及極端的溫度波動，白天的溫度波動很大。

為了應對這些挑戰，譚鵬教授和蕭旭博士開發了一種新型火星電池，在放電過程中獨特地利用火星大氣作為燃料。這種方法顯著減輕了電池的重量，使其更適合太空任務。

他們的研究「高能量密度和長循環壽命的火星電池，」是發表在日記中科學通報。

一旦耗盡，電池可以使用以下方式充電太陽能從火星表面收集，使其能夠為隨後的排放做好準備。此外，該團隊還模擬了火星表麵條件，包括溫度波動，並開發了能夠持續輸出電力的火星電池系統。

研究人員也證明，在0℃的低溫下，電池的能量密度高達373.9 Wh kg^-1充電/放電循環壽命為 1,375 小時，相當於連續運轉約兩個火星月。

電池的充放電過程涉及碳酸鋰的形成和分解，同時產生微量的氧氣和一氧化碳在火星大氣中充當反應催化劑，顯著加速二氧化碳轉化動力學。

該團隊透過整合電極製備和折疊電池結構設計，最大限度地提高了火星大氣的有效反應面積。將細胞尺寸擴大至 4 厘米²，他們進一步將軟包電池的能量密度提升至765 Wh kg^-1和 630 瓦時^-1。

研究人員表示，這項研究為火星電池在真實火星環境中的應用提供了關鍵的概念驗證。

他們的目標是在未來的研究中推動固態火星電池的發展，解決低壓下電解質揮發的挑戰，並支持熱和氣壓管理系統。這項工作為未來太空探索的多能源互補系統的發展奠定了基礎性的一步。

更多資訊：徐曉等人，一種高能量密度、長循環壽命的火星電池，科學通報（2024）。DOI：10.1016/j.scib.2024.06.033