我国火星探测计划正稳步前行，预计在2028年发射天问三号探测器，并计划在2031年实现火星样品返回地球。为了实现这些雄心勃勃的目标，科学家们正积极研究如何利用火星上的自然资源，为未来长期的科学研究和人类居住提供稳定的能源和资源。
在探索火星能源的过程中，中国科学技术大学的研究团队取得了令人瞩目的进展。他们提出了一个创新性的想法：利用火星大气作为发电和储能的介质。这一思路的提出，为火星探测任务提供了新的能源解决方案。
在地球上，发电通常依赖于水等易于获取的资源。然而，在火星上，这样的资源并不丰富。此前，科学界曾考虑过使用稀有气体氦-氙作为宇宙空间核能发电的工作介质，但这种气体并非火星原生资源，需要从地球运输，存在泄漏后难以及时补充的问题。因此，中国科学技术大学的研究人员转而关注火星大气，这一资源不仅丰富，而且易于获取。
研究团队发现，火星大气具有优良的热电转化性能。其分子质量较大，比热容较高，这使得火星大气在热功转换方面表现出色。与广泛研究的氦-氙稀有气体方案相比，以二氧化碳为主的火星大气在发电效率上可提升20%，功率密度可提升14%。这一发现为未来火星探测任务提供了一种高效、可持续的能源生产方案。
研究团队还开展了利用火星大气进行储能的研究。他们创新性地提出了火星电池储能系统的概念。这种电池以火星大气中的活性物质作为反应燃料，通过化学反应释放电能，为火星探测器和基地提供持续能源供给。在电能储存时，系统能够结合电能、光能、热能等多种能量形式，将能量重新存储到电池中。
研究团队在模拟火星大气及昼夜温差的条件下对火星电池进行了测试。结果显示，即使在0℃的低温环境下，电池仍能稳定驱动电子设备。这一发现不仅大幅减轻了电池系统的整体重量，还实现了能源的就地获取与自给自足，为火星开发与研究提供了全新的高能量密度储能方案。
中国科学技术大学的博士后肖旭表示，火星气电池与锂空气电池、锂二氧化碳电池有着相似之处，都是将空气中的活性气体吸入电池中作为反应燃料，释放出电能供设备使用。这一技术的突破，对于提升火星任务的自主性与可持续性具有重要意义。
火星与地球拥有相似的自转周期和四季变化，这使得火星气体的开发利用成为推动下一代深空能源系统构建的关键突破口。未来，围绕火星气体的能源化和资源化利用，可以进一步拓展形成火星大气利用的综合能源系统。例如，利用发电系统的低温段余热解决火星科研站的热能供应问题，同时利用中温段和高温段火星气体为甲烷化反应制燃料和高温电解制氧技术提供反应气。
中国科学技术大学的研究员石凌峰指出，火星科研站和探测设备的建设需要稳定的能源保障。在火星上建立能源系统，需要因地制宜地制定方案。这一研究虽然只是一个新的起点，但它为火星探测任务提供了全新的思路和方向。
