改变太空探索的游戏：新技术可以从火星的咸水中获取氧气和燃料

不需要纯净水的电解系统可能会改变探索的局面。

当涉及到水和火星时，有好消息而不是好消息。好消息：火星上有水！不太好消息？

火星上有水。

红色星球非常冷。未冻结的水几乎肯定可以从火星的土壤中充满盐分，从而降低了冻结温度。

您不能喝盐水，通常使用电（电解）将其分解为氧气（用于呼吸）和氢气（作为燃料）的方法需要去除盐分；在恶劣，危险的环境中进行繁琐，昂贵的工作。

但是，如果可以将氧气和氢气直接从盐水中压出，那么盐水电解过程将简单得多，并且成本也更低。

圣路易斯华盛顿大学麦凯维工程学院的工程师已经开发出了一种可以做到这一点的系统。他们的研究今天发表在美国国家科学院院刊（PNAS）上。

由能源，环境与化学工程系的Vijay Ramani，Roma B.和Raymond H. Wittcoff杰出大学教授领导的研究小组并没有简单地验证其在典型地面条件下的盐水电解系统。该系统在-33F（-36C）的模拟火星大气中进行了检º查。º

拉玛尼说：“我们的火星盐水电解槽从根本上改变了前往火星及其他地区的任务的后勤计算。”“这项技术在地球上是有用的氧气和燃料源，在地球上同样有用”

在2008年夏天，美国宇航局的凤凰火星着陆器“摸摸并品尝了”火星水，着陆器挖出的融化冰中的蒸气。此后，欧洲航天局的火星快车发现了几个地下池塘，这些池塘由于存在高氯酸镁（盐）而保持液态。

为了在火星上生活，甚至是暂时的生活，更不用说返回地球了，宇航员将需要在红色星球上制造一些必需品，包括水和燃料。NASA的恒心漫游车现在正在运送前往火星的路线，携带使用高温电解的仪器。但是，火星氧气现场资源利用实验（MOXIE）将仅从空气中的二氧化碳中产生氧气。

在相同功率的情况下，Ramani实验室开发的系统可产生比MOXIE多25倍的氧气。它还会产生氢气，可用于为宇航员回家提供燃料。

拉玛尼说：“我们的新型盐水电解槽结合了由我们的团队开发的钌酸铅烧绿石阳极和碳铂铂阴极。”“这些精心设计的组件，加上对传统电化学工程原理的最佳利用，产生了如此高的性能。”

精心设计和独特的阳极使系统无需加热或净化水源即可运行。

拉玛尼小组的研究科学家，论文的第一作者，共同研究者Shrihari Sankarasubramanian说：“矛盾的是，水中溶解的高氯酸盐（所谓的杂质）实际上在类似于火星的环境中有所帮助。”

他说：“它们可以防止水冻结，还可以通过降低电阻来提高电解系统的性能。”

通常，水电解槽使用高度纯净的去离子水，这增加了系统的成本。可以使用“次优”或咸水的系统（例如Ramani的团队演示的技术）可以显着提高各地水电解器的经济价值主张，即使在地球上也是如此。

博士后研究员Playy Gayen说：“已经在苛刻的火星条件下证明了这些电解器，我们还打算将它们部署在地球上更为温和的条件下，以利用咸淡水或盐水进给来产生氢和氧，例如通过海水电解来产生氢和氧。”是Ramani小组的成员，也是该研究的第一作者。

这样的应用在国防领域可能是有用的，例如在潜艇中按需制造氧气。当我们在深海中探索离家更近的未知环境时，它还可以提供氧气。

支持盐水电解系统的基础技术已通过技术管理办公室申请专利，并且可以从大学获得许可。

参考：Pralay Gayen，Shrihari Sankarasubramanian和Vijay K.Ramani撰写的“从火星的再石器时代的盐水中收集氧气和氧气”，2020年11月30日，美国国家科学院院刊。DOI：
10.1073 / pnas.2008613117