用火星水制造燃料和氧气，让“火星梦”更现实学术资讯

借助新型盐水电解系统，宇航员有望直接用火星盐水生产燃料和氧气。

谈到水和火星，人们总是喜忧参半——喜的是，火星上有水；忧的是，水在火星上。在这颗红色行星的表面，未结冰的水富含盐分。然而，含盐水无法直接饮用，必须先用电解法将其分解为氧气（供呼吸）和氢气（用作燃料），但这一过程在恶劣的环境条件下显得繁琐而昂贵。

美国华盛顿大学的工程师Vijay Ramani等开发了一种新型盐水电解系统，并在模拟火星大气环境中（-33华氏度）进行了测试。新系统可以直接利用火星水制造燃料和氧气。相关研究成果于当地时间11月30日刊登在《美国国家科学院院刊》中。

2008年夏，美国宇航局的凤凰号火星着陆器“品尝”了火星水。此后，欧洲航天局陆续在火星发现了几处地下水塘，由于高氯酸镁的存在，其中的水仍维持着液态。为了在火星上生活（或是短暂停留），宇航员必须获得水和燃料等必需品的支持。因此，美国宇航局的“毅力号”火星车携带着高温电解仪器，踏上了前往火星的路途。然而，火星氧气原位资源利用实验（MOXIE）只能利用空中的二氧化碳产生氧气。而Ramani团队开发的系统，在同样的功率下，产生的氧气大约是MOXIE的25倍。而且，它还能产生氢气，为宇航员提供燃料。“新型盐水电解槽采用了钌酸铅焦绿石阳极和覆铂碳阴极。”Ramani说，“这些精心设计的组件，加上传统电化学工程原理的合理使用，使新系统具备了高性能。”

新型电解系统无需加热或净化水源就能正常工作，而且能够适应火星环境中的盐水，这将显著提高系统的经济价值。论文作者Shrihari Sankarasubramanian表示：“水中溶解的高氯酸盐虽然是杂质，但在火星环境中却大有可为。它不仅可以防止水结冰，还能通过降低电阻提高电解系统的性能。”

“我们开发的火星盐水电解系统，有望从根本上改变火星任务的后勤计算法则。”Ramani说，“这项技术也可以在地球上使用，它为将海洋作为氧气和燃料的来源奠定了基础。”研究人员表示，盐水电解系统不仅在国防领域具有潜在应用价值（如：为潜艇提供氧气），还可以为人类的深海探索任务提供氧气保障。

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编译：雷鑫宇

审稿：西莫

责编：陈之涵

期刊来源：《美国国家科学院院刊》

期刊编号：0027-8424

原文链接：

https://phys.org/news/2020-11-tech-oxygen-fuel-mars-salty.html