新的电解系统可以从火星盐水中提取氧气和燃料

关于水和火星，好消息和坏消息混合在一起。好消息是火星上有水，不太好的消息是水是咸的。

这颗红色星球极其寒冷;未冻结的水几乎充满了火星土壤中的盐，这将冻结温度降到了最低。

咸水是不能消耗的，通常使用电(电解)将其分解为氧气(供呼吸)和氢(供燃料)的技术需要去除盐，这是一项艰巨、昂贵的任务，而且环境又不安全。

然而，如果可以从盐水中直接提取出氧和氢，那么盐电解过程就会简单得多，而且成本也不会那么高。

来自麦凯维工程学院的工程师圣路易斯的华盛顿大学已经建立了一个系统来执行这个任务。他们的研究最近发表在美国国家科学院院刊欧洲杯线上买球(PNAS)。

由Vijay Ramani, the Roma B. and Raymond H. Wittcoff Distinguished University Professor in Energy, Environmental and Chemical Engineering领导的该团队不仅在标准的地面条件下验证了盐水电解系统;该系统是在−33°F(−36°C)的模拟火星大气下研究的。

”我们的火星卤水电解器从根本上改变了前往火星和其他地方的任务的后勤计算”,表示Ramani。”这项技术在地球上同样有用，因为它打开了海洋作为可行的氧气和燃料来源”。

2008年夏天，美国宇航局的凤凰号火星登陆器“触摸并品尝”了火星的水，并从融化的冰中挖掘出蒸汽。从那时起，欧洲航天局的火星快车号探测到了许多地下池塘的水，由于高氯酸镁的存在，这些水保持着液态。

为了在火星上生活——甚至在火星上生活一段时间——更不用说返回地球了，宇航员将不得不在这颗红色星球上生产一些必需品，比如燃料和水。美国国家航空航天局(NASA)的“毅力”号(Perseverance)探测器目前正在前往火星的路上，携带的设备将使用高温电解技术。

但是火星氧气原位资源利用实验(MOXIE)将只从火星大气中的二氧化碳中产生氧气。

在Ramani的实验室中创造的系统可以产生比MOXIE多25倍的氧气。它还能产生氢气，为宇航员的回家之旅提供动力。

我们的新型卤水电解槽采用了我们团队开发的钌酸铅焦绿石阳极和碳阴极上的铂。这些精心设计的组件，加上传统电化学工程原理的最佳使用，产生了这种高性能．

Vijay Ramani, Roma B.和Raymond H. Wittcoff华盛顿大学能源、环境和化学工程系杰出大学教授

精心的设计和独特的阳极，使系统无需对水源进行加热或精炼即可工作。

矛盾的是，水中溶解的高氯酸盐，也就是所谓的杂质，在火星这样的环境中实际上是有帮助的。它们可以防止水结冰，还可以通过降低电阻来提高电解槽系统的性能．

Shrihari Sankarasubramanian，研究联合第一作者，华盛顿大学

Sankarasubramanian是Ramani小组的一名研究科学家。

一般来说，水电解槽使用极度净化的去离子水，这增加了系统的成本。拉马尼团队展示的这种系统可以在“次优”或盐水中运行，可以大大提高普遍使用的电解槽的经济价值，甚至在地球上也是如此。

在火星苛刻的条件下演示了这些电解槽后，我们还打算将它们部署在地球上更温和的条件下，利用微咸水或盐水饲料生产氢和氧，例如，通过电解海水．

华盛顿大学研究联合第一作者Pralay Gayen

Gayen是Ramani集团的博士后研究员。

诸如此类的应用可能有益于国防领域，例如，在潜艇上按需生产氧气。当科学家们在离家更近的深海探索陌生地点时，它还可以提供氧气。

促进盐电解槽系统的主要技术是通过技术管理办公室申请专利的主体，并可从大学获得许可。

期刊引用

Gayen, P。等．(2020)从火星地区石器时代的盐水中获取燃料和氧气．美国国家科学院院刊欧洲杯线上买球．doi.org/10.1073/pnas.2008613117．

来源:https://source.wustl.edu