电解盐水获得氢气 一种新式安设将帮助宇航员从火星上的盐水中提取燃料

 网络   2023-04-27 09:45   32

文章先容了争论人员为NASA以来载人上太空的讨论妄图了一个新式电解系统,这个系统也许将盐水转化为可用的产物,并且是紧凑以及轻量级的。也许正在火星上自给自足,更契合经济性准则。

NASA讨论十年后首次将宇航员奉上火星。该讨论基于多少十年来的呆板探测的结果,即从火星皮相收集样本并送回地球施行争论。

思虑到决绝长久,一切正在火星皮相施行的操作都须要尽大概做到自给自足,即正在火星上当场取材。

比如运用火星上的水建造氧气鼓鼓,饮用水,和火箭燃料,因为火星上的液态水都是盐水,所以这些义务将是个寻衅。

运气的是,一个来自圣路易斯华盛整理大学Mcklvey工程学院的争论团队开垦出一种新式电解系统,能将盐水转化为可直接利用的产物,且该系统同时拥有变通便携的优点。

该团队由华盛整理州立大学能源、境况与化学工程系Roma B. 以及Raymond H. Wittcoff

特聘教授Vijay Ramani.引导,团队成员为两位来自该校太阳能及能源保存焦点的争论者Pralay Gayen 以及 Shrihari Sankarasubramanian。

这种新式器械契合NASA 许诺的“现场能源利用本领”(ISRU),即他日的航天义务无需太依附于能量补给。

比拟今朝的电解系统,新式电解器械尤其无效以及便携,这异样契合NASA及其余航天机构努力于削减发射无效荷载老本的设法。

传统的电解器依附电力以及电解液燃料电池将化合物分化,然后将其从新配合成新物质。

“意志”号火星探测车(将于2021年2月18日来到火星)在施行一项被称为“火星

氧气鼓鼓原位运用” (MOXIE)的测验,运用一个固体氧化物电解池(SOEC)运用火星大气鼓鼓中的二氧化碳建造氧气鼓鼓。

MOXIE仪器被装入“意志”号火星探测车(NASA/JPL-Caltech)

水电解槽以一致的办法将水分化并孕育氧气鼓鼓(O2)以及氢气鼓鼓(H2),后者也许用于孕育液态氢或

肼类燃料(N2H4)。

然而上述仪器仅限于利用纯洁水或去离子水,对于盐水则无计可施,仅有的方式是事先将水脱盐,这就须要再用到海水淡化器。

华盛整理州立大学争论团队经过应用新的方式,开垦出第一台也许直接影响于盐水的电解器,而盐水正在火星上到处可见。如Ramani正在一次华盛整理州立大学刊物the Source的采访中所说:

咱们的新式盐水电解器利用了钌酸铅烧绿石阳极(lead ruthenate pyrochlore anode)以及铂碳阴极platinum on carbon cathode),这些留心开垦的零件与传统电化工程的完善贯串培养了这项佳构。

火星上生存盐水的说法连年来已被各项火星探测震动阐明,个中凤凰号火星探测器于2008年带回火星泥土样本,正在将样本中的冰熔化后,发明其含盐量极高。

火星皮相上水的(艺术动机图)(来自欧洲航天局)(ESA)

欧洲航天局的火星快车号异样正在火星发明了多少处地下液态水---它们之因而维持液态,是因为本地生存高氯酸镁。

所以,一个恐怕直接运用盐水的系统(没有需依附极度的脱盐安设)恐怕昭著选拔“现场能源利用本领”( ISRU)所孕育的动机,不管是正在火星依然其余目的星球。

正如Sankarasubramanian所说,新系统没有仅顺应处置火星水,且很也许到达更好的动机。

“冲撞的是,熔解正在水中的高氯酸盐,即所谓的杂质,正在火星那样的境况中理论上起到了努力的影响。它也许使水免于上冻,并经过升高电阻的办法选拔了电解器的处事机能。

据麻省理工(MIT)的本领人员以前施行的各类测试了局再现,MOXIE电解器也许用300瓦特电正在一小时内建造的氧气鼓鼓可达10克(0.35盎司)

比拟之下,Ramani及其共事所研制的设施正在用电量不异的状况下也许到达每小时明天2下午250克的氧气鼓鼓产出量(8.8盎司,或1/2磅),(更别提产出的氢气鼓鼓了)。

电解盐水获得氢气 一种新式安设将帮助宇航员从火星上的盐水中提取燃料

其余,新设施正在摹拟火星境况中,即气鼓鼓压极低,气鼓鼓温低至-36C (-33F)的条件下与正在后天3晚上一致地球的境况中展现异样精彩。

Ramani弥补道:“咱们的火星盐水电解器从根基上改革了去往火星及更长久的星球的物流运算。”

“该项本领异样也许用于开垦地球上的海洋,使其成为氧气鼓鼓以及能源的起因。”

Pralay Gayen,Ramani争论小组的一位博士后弥补道:“正在将这些电解器用于肃穆的摹拟火星境况后,咱们也讨论将它们置于更平和的地球境况中,运用咸淡水或盐水建造氢气鼓鼓以及氧气鼓鼓,比如经过电解海水的办法。“

正在地球上,海水电解器也许被置于潜水器中用于施行一些远决绝的深海义务。

它还也许大幅扩张能源家产范围,即电解器也许运用海水中建造氢气鼓鼓燃料电池(运用氢气鼓鼓以及氧气鼓鼓发电)。

对于上述发明的争论(名为“从火星上的角砾岩所含的盐水中播种能源与氧气鼓鼓),短期刊登正在Proceedings of the National Academy of Science (PNAS).周刊上。

by: MATT WILLIAMS

FY: sissimine

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