这项发明，让火星探测来“劲儿”了！

在当今社会，电池无处不在！从天堂到海洋到智能手机，都有一个用电池供电的舞台。

电池有很多种，它们的用途各不相同。然而，谈论“呼吸”电池还是有点奇怪。

最近，一种由中国科学家开发的新型“透气”钠-二氧化碳电池引起了国内外的关注。

光明网(截图)

那么，什么是“呼吸”电池？新的“呼吸”电池的秘密是什么？它和火星有什么关系？

陈军院士，新型“透气”钠二氧化碳电池的发明者(照片:新浪)

什么是“呼吸”电池？

在智能手机和平板电脑中，几乎只有“锂电池”。锂离子电池是一个庞大的家族，其中锂离子电池已经成为众人瞩目的焦点！

现在，许多科学家正在研究锂空气电池，这是一种不同于“锂离子电池”的绿色电池。锂空气电池使用锂作为负极，空气中的氧作为正极反应物。它的能量密度比锂离子电池高得多。

锂空气电池结构及电极反应示意图(网络图)

不难看出，锂空气电池在放电过程中从空气中获取氧气，并在充电过程中再次释放氧气，因此它被形象地称为“可呼吸”电池。

应该注意的是，这种生物意义上的“呼吸”和“呼吸”不是一个概念。它既不像植物光合作用消耗二氧化碳产生氧气，也不像人类呼吸吸入氧气产生二氧化碳。

新的“透气”电池在哪里？

在研究锂空气电池的基础上，中国科学家成功开发了可充电钠二氧化碳电池。

在全球变暖的背景下，二氧化碳作为一种主要的温室气体，被认为是一种环境废物。新型“透气”电池以二氧化碳为活性物质，这无疑为回收二氧化碳提供了新的途径，符合可持续发展的方向。

那么，钠-二氧化碳电池是如何发电的呢？它使用金属钠箔作为负极，用四甘醇二甲醚处理的多壁碳纳米管作为正极(气体电极)，高氯酸钠/四甘醇二甲醚作为电解液。

“可呼吸”钠-二氧化碳电池结构及电极反应示意图(图片:spj.sciencemag)

放电时，二氧化碳从外部获得，电子通过负载从钠箔流向多壁碳纳米管。充电时，二氧化碳会在外部电源的作用下释放出来。因此，它被称为一种新型的“可呼吸的”钠-二氧化碳电池。

“可呼吸”钠-二氧化碳电池采用廉价易得的电极活性材料，特别是二氧化碳作为活性材料，具有更大的革命性意义。此外，电池具有非常高的比能量和功率密度。

火星探测的势能

显然，“可呼吸的”钠-二氧化碳电池应该用在富含二氧化碳的地方，火星将是使用电池的地方之一。

火星大气中95%的二氧化碳含量无疑可以为钠-二氧化碳电池的“呼吸”提供丰富的二氧化碳资源。

如果你看过火星救援，你应该知道能量在外太空的特殊意义。然而，火星的环境极其恶劣。“透气”电池能适应这样的环境吗？

《火星救援》剧照(照片:新浪博客)

火星的平均表面温度为-62℃，并且会随着季节、纬度和日照条件的变化而大幅波动。火星表面的温差很大，从30℃(赤道)到-176℃(极地)。

在几十年的空间探索中，人类积累了应对外层空间极端温度变化的丰富经验。例如，可以为火星环境设计温度控制解决方案，这应该不成问题。

根据过去的火星探测实践，火星探测器的能量来自太阳能。利用太阳能给备用电池充电已被证明是月球探测的一个成功方案。因此，新的“透气”电池可以用太阳能充电。

当然，新电池去火星有很多考虑。我们期待中国版的新“透气”电池将为火星探索和火星迁移做出贡献。

参考

[1]孙玉松、马超，《科技日报》。“新型“可呼吸”钠-二氧化碳电池的成功开发”，新华社，2018-09-17。

[2]马超。“可呼吸的钠-二氧化碳电池的突破性进展”，南开新闻网，2016年7月18日。

[3]年轻的能量玩家。“呼吸二氧化碳的电池:室温下可充电钠-二氧化碳电池的突破性进展”，材料人类网络(材料牛)，新能源160516，2016年5月16日。