地外人工光合成装置是未来在火星生存提供维持人类生存所需的氧气和燃料的重要装置,目前国际上主要以Sabatier还原法再电解水或以传统工业系统装置高温化学还原和高温电解二氧化碳转化方式为主,但反应条件苛刻,能耗巨大;国内在原位资源利用装置的研制没有相应的研究报道,和国际水平相比仍有较大差距,因此,本研究以人工光合成技术作为原位资源利用,利用微流控技术精准控制二氧化碳和电解液的流动状态,从而使反应速率和反映效率得到巨大提升,具有能耗低、效率高的特点。首先,运用COMSOL5.6软件在不同的气液流速下绘制了流型图,选择Taylor流作为反应流型,建立了气泡生成和流动的数学模型以及压力驱动的数学模型,并且探究了在不同气液流速下的Taylor单元相关变化参数和气泡在管道中的运动变化。然后,运用仿真分析了不同气泡运用状态下的反应情况,观察了反应的仿真云图,运用液相传质系数、比表面积和定义的传质速率参数对反应情况进行了分析,再综合物理流动的相应结论有了初步参数组合。由于采用压力驱动,因此精准控制压力是反应能够稳定运行的基础,采用电磁式比例减压阀可以很好地满足这一要求。先对比例减压阀进行了数学建模,运用Matlab/Simulink模块搭建了减压阀的模型,进行了开环和闭环仿真,在不同入口压力、出口压力和流量下进行测试,最终通过建立双路阀压差稳定控制策略解决了双路阀单独控制压差过大的问题。最后,设计了微芯片的结构,确定了相关零件的材料,搭建了实验台,根据前文的仿真结果运用阻抗分析仪对实验进行了测试,最终确定在气相流速为0.083m/s,液相流速为0.167m/s,电压值设定为3.1V时的反应状态最佳,仿真结果和实验结果吻合。