现有商用磁铁可助力太空制氧,支持人类更高效开展宇宙探索

图:重力和微重力条件下,有磁铁与无磁铁的铂箔上电催化析氢反应演示。源:美国佐治亚理工学院/德国不来梅大学
最新一期《自然·化学》发表的一项概念验证研究显示,利用现有商用磁铁可助力太空制氧,使未改装装置在微重力环境下水分解率最多提升240%,有望为人类宇航员制取更多氧气以更高效探索宇宙。
太空任务需要高效轻便的人类生命支持系统,但当前系统譬如国际空间站上的系统,依赖复杂的机械元件且耗电巨大,因此需要找到更简便和更可靠的替代方案。
在电解水过程中,通过电极将水转化成可呼吸的氧气,这能减少向航天器额外运送的燃料和空气。不过,由于缺乏浮力,低重力下产生的气泡无法像在地球上那样顺利离开电极表面,这意味着未来宇航员和太空旅行者获得的燃料和空气会减少。之前提出的解决办法包括晃动或震动装置,但这些办法不仅会消耗额外能量,还会增加成本。
美国佐治亚理工学院和德国不来梅大学的研究人员,此次利用落塔试验模拟了类似空间站的低重力环境,演示了去除水电解过程中电极表面气泡的一种简易方法。他们发现,在电解装置中放入商用钕磁铁后,因磁场增强,氧气气泡更容易脱离电极。这种方法能加快低重力环境下氧气和氢气的制取速度。
研究人员还设计了能在低重力下,通过分离气泡分解水的概念验证装置,其效率接近地球环境下的数值。
目前,研究人员仍需在低重力环境下开展进一步测试。但这项发现意味着,这种方法将能用于优化水分解装置,从而应用于未来的宇宙探索与太空旅行。
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