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从水中制造氧气可能为长途太空旅行铺平道路

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发表于 2018-7-11 13:07:42 | 显示全部楼层 |阅读模式


科学家们在微重力条件下仅使用半导体和太阳光将水转化为氧气和氢气。该技术可以使长途太空旅行成为可能。

研究人员之前已开发出多种用于地球的水分解技术。最简单的方法之一称为光催化 - 该技术使用光子,半导体材料和水来产生电子 - 空穴对。

当材料吸收光子时,释放出自由电子。反应从水中提取质子,水可以与自由电子结合形成氢。由释放的电子产生的空穴被来自水的电子取代,水可以与质子结合形成氧。

该系统可以为宇宙飞船生产氢燃料,为宇航员呼吸提供氧气。

为了了解该技术是否可以在微重力条件下工作,科学家们将一个光催化系统放在了一个落塔上。当物体处于自由落体状态时,它会遇到类似于微重力的情况。

光催化作用导致催化剂材料附近产生气泡。在地球上,浮力导致气泡漂浮到地面。但在微重力条件下,气泡仍保留在催化剂附近。

科学家们能够对催化剂材料的微观结构进行纳米级增强,在表面形成微小的金字塔状形状。纹理导致气泡移动到金字塔的尖端并脱离。

本周,研究人员在Nature Communications杂志上详细介绍了他们的设计变化。

这项技术尚不完善。尽管科学家能够将气泡与催化剂分离,但它们仍然存在于水中。积聚的泡沫降低了制氢过程的效率。

“围绕这个问题的工程解决方案将是成功实施太空技术的关键 - 一种可能是利用航天器旋转产生的离心力将气体从溶液中分离出来,” 研究人员在“对话 ”中写道。

还有供水问题。虽然用大量水喷射比携带大量燃料更安全,但水很重。长期太空旅行需要外部资源。最终,科学家们希望太空采矿作业能够从小行星中捕获水。

科学家们表示,“由于这项新研究,我们距离人类太空飞行的距离更近了一步。”

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