當(dāng)涉及到水和火星時，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。紅色星球非常冷。未凍結(jié)的水幾乎肯定可以從火星的土壤中充滿鹽分，從而降低了凍結(jié)溫度。

您不能喝咸水，通常使用電(電解)將其分解成氧氣(以供呼吸)和氫氣(以供燃料)的方法需要去除鹽分。在惡劣，危險(xiǎn)的環(huán)境中進(jìn)行繁瑣且昂貴的工作。

但是，如果可以將氧氣和氫氣直接從鹽水中擠出，那么鹽水電解過程將變得簡單得多，并且成本也更低。

圣路易斯華盛頓大學(xué)麥克凱爾維工程學(xué)院的工程師已經(jīng)開發(fā)出可以做到這一點(diǎn)的系統(tǒng)。他們的研究今天發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》(PNAS)上。

由能源，環(huán)境與化學(xué)工程系的Vijay Ramani，Roma B.和Raymond H. Wittcoff杰出大學(xué)教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組并沒有簡單地驗(yàn)證其在典型陸地條件下的鹽水電解系統(tǒng)。在模擬的火星大氣中-33 F(-36 C)下檢查了該系統(tǒng)。

拉瑪尼說：“我們的火星鹽水電解槽從根本上改變了前往火星及其他地區(qū)的任務(wù)的后勤計(jì)算。” “這項(xiàng)技術(shù)在地球上是有用的氧氣和燃料源，在地球上同樣有用”

在2008年夏天，美國宇航局的鳳凰火星著陸器“觸摸并品嘗了”火星水，著陸器挖出的融化冰中的蒸氣。從那以后，歐洲航天局的火星快車發(fā)現(xiàn)了幾個地下水塘，這些水塘由于存在高氯酸鎂鹽而保持液態(tài)。

為了在火星上生活(甚至是暫時)，更不用說返回地球了，宇航員將需要在“紅色星球”上制造一些必需品，包括水和燃料。NASA的恒心漫游車現(xiàn)在正在運(yùn)送前往火星的路線，攜帶使用高溫電解的儀器。但是，火星氧氣現(xiàn)場資源利用實(shí)驗(yàn)(MOXIE)將僅從空氣中的二氧化碳中產(chǎn)生氧氣。

在相同的功率下，Ramani實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的系統(tǒng)可以產(chǎn)生比MOXIE多25倍的氧氣。它還會產(chǎn)生氫氣，可用于為宇航員的旅途提供燃料。

拉瑪尼說：“我們的新型鹽水電解槽結(jié)合了由我們的團(tuán)隊(duì)開發(fā)的釕酸鉛燒綠石陽極和碳鉑鉑陰極。” “這些精心設(shè)計(jì)的組件，加上對傳統(tǒng)電化學(xué)工程原理的最佳利用，產(chǎn)生了如此高的性能。”

精心的設(shè)計(jì)和獨(dú)特的陽極使系統(tǒng)能夠運(yùn)行，而無需加熱或凈化水源。

拉瑪尼小組的研究科學(xué)家，論文的共同第一作者Shrihari Sankarasubramanian說：“矛盾的是，水中溶解的高氯酸鹽(所謂的雜質(zhì))實(shí)際上在類似火星的環(huán)境中有所幫助。”

他說：“它們可以防止水凍結(jié)，還可以通過降低電阻來提高電解系統(tǒng)的性能。”

通常，水電解槽使用高度純凈的去離子水，這增加了系統(tǒng)的成本?？梢允褂?ldquo;次優(yōu)”或咸水的系統(tǒng)(例如Ramani的團(tuán)隊(duì)所展示的技術(shù))可以顯著增強(qiáng)各地水電解器的經(jīng)濟(jì)價值主張，即使在地球上也是如此。

博士后研究員Playy Gayen說：“已經(jīng)在苛刻的火星條件下證明了這些電解器，我們還打算將它們部署在地球上更為溫和的條件下，以利用咸淡水或鹽水進(jìn)給來產(chǎn)生氫和氧，例如通過海水電解。”是Ramani小組的成員，也是該研究的第一作者。

這樣的應(yīng)用在國防領(lǐng)域可能是有用的，例如在潛艇中按需制造氧氣。當(dāng)我們在深海中探索離家更近的未知環(huán)境時，它還可以提供氧氣。

支持鹽水電解系統(tǒng)的基礎(chǔ)技術(shù)已通過技術(shù)管理辦公室申請專利，并且可以從大學(xué)獲得許可。