我国火星探测计划正加速推进，预计在2028年前后发射天问三号探测器，并在2031年前后实现火星样品的返回。为了实现这些雄心勃勃的任务，科学家们正致力于探索如何有效利用火星上的资源，为长期科研活动和未来的人类驻留提供能源和资源支持。

在火星上建立科研站，能源供应是首要问题。近期，中国科学技术大学的研究团队在储能和发电领域取得了新突破，他们利用火星大气作为介质进行研究。科研人员指出，在火星上发电面临诸多挑战，必须找到一种易于获取且可持续的介质。与地球上常用的水介质不同，火星上缺乏水资源，而采用稀有气体氦-氙作为介质又面临运输和补充的难题。因此，研究团队提出了一个创新思路：利用火星大气进行发电。

中国科学技术大学的研究员石凌峰解释说，工作介质是发电系统能量转化的关键，可以形象地比作发电系统的“血液”。火星大气具有优良的热电转化性能，其分子质量大、比热容高，使得热功转换效率较高。研究团队发现，与氦-氙方案相比，以二氧化碳为主的火星大气在发电系统中具有更高的效率和功率密度，最大可分别提升20%和14%。这一发现为火星探测任务提供了一种“因地制宜”的能源解决方案。

研究团队还开展了利用火星大气进行储能的研究，为火星探测任务提供能源保障。火星大气主要由二氧化碳、氮气和氩气组成，其中二氧化碳含量高达95%以上。为了利用这一资源，研究团队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为反应燃料，释放电能供火星探测器和基地使用。在储存电能时，系统能够结合电能、光能、热能等多种形式，将能量重新存储到电池中。

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、锂二氧化碳电池有相似之处，都是将空气中的成分吸入电池中作为活性气体，释放电能供设备使用。研究团队在模拟火星大气和昼夜温差的条件下对电池性能进行了测试，结果显示，即使在0℃的低温环境下，电池仍能稳定工作。使用火星大气作为燃料不仅减轻了电池系统的重量，还实现了能源的就地获取和自给自足。

火星与地球有着相似的自转周期和四季变化，这为火星气体的开发利用提供了有利条件。专家指出，火星气体的高效开发利用正成为推动下一代深空能源系统构建的关键。未来，结合发电、储能、供热、制氧、制燃料等技术，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可以解决火星科研站的热能供应问题；中温段和高温段的火星气体则可以分别用于甲烷化反应制燃料和高温电解制氧技术，将火星大气中的碳原子和氧原子转化为氧气和甲烷燃料等宝贵资源。