众见网用火星水制造燃料和氧气,让“火星梦”更现实

用火星水制造燃料和氧气,让“火星梦”更现实

  

  借助新型盐水电解系统,宇航员有望直接用火星盐水生产燃料和氧气。

  谈到水和火星,人们总是喜忧参半——喜的是,火星上有水;忧的是,水在火星上。在这颗红色行星的表面,未结冰的水富含盐分。然而,含盐水无法直接饮用,必须先用电解法将其分解为氧气(供呼吸)和氢气(用作燃料),但这一过程在恶劣的环境条件下显得繁琐而昂贵。

  美国华盛顿大学的工程师Vijay Ramani等开发了一种新型盐水电解系统,并在模拟火星大气环境中(-33华氏度)进行了测试。新系统可以直接利用火星水制造燃料和氧气。相关研究成果于当地时间11月30日刊登在《美国国家科学院院刊》中。

  2008年夏,美国宇航局的凤凰号火星着陆器“品尝”了火星水。此后,欧洲航天局陆续在火星发现了几处地下水塘,由于高氯酸镁的存在,其中的水仍维持着液态。为了在火星上生活(或是短暂停留),宇航员必须获得水和燃料等必需品的支持。因此,美国宇航局的“毅力号”火星车携带着高温电解仪器,踏上了前往火星的路途。然而,火星氧气原位资源利用实验(MOXIE)只能利用空中的二氧化碳产生氧气。而Ramani团队开发的系统,在同样的功率下,产生的氧气大约是MOXIE的25倍。而且,它还能产生氢气,为宇航员提供燃料。“新型盐水电解槽采用了钌酸铅焦绿石阳极和覆铂碳阴极。”Ramani说,“这些精心设计的组件,加上传统电化学工程原理的合理使用,使新系统具备了高性能。”

  新型电解系统无需加热或净化水源就能正常工作,而且能够适应火星环境中的盐水,这将显著提高系统的经济价值。论文作者Shrihari Sankarasubramanian表示:“水中溶解的高氯酸盐虽然是杂质,但在火星环境中却大有可为。它不仅可以防止水结冰,还能通过降低电阻提高电解系统的性能。”

  “我们开发的火星盐水电解系统,有望从根本上改变火星任务的后勤计算法则。”Ramani说,“这项技术也可以在地球上使用,它为将海洋作为氧气和燃料的来源奠定了基础。”研究人员表示,盐水电解系统不仅在国防领域具有潜在应用价值(如:为潜艇提供氧气),还可以为人类的深海探索任务提供氧气保障。

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  编译:雷鑫宇

  审稿:西莫

  责编:陈之涵

  期刊来源:《美国国家科学院院刊》

  期刊编号:0027-8424

  https://phys.org/news/2020-11-tech-oxygen-fuel-mars-salty.html

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