水中溶解氧提取(从月球尘土提取氧气，科学家实现了)

Posted 2023-05-30

篇首语：一知半解的人，多不谦虚;见多识广有本领的人，一定谦虚。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了水中溶解氧提取(从月球尘土提取氧气，科学家实现了)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

　　月球极不适宜人类居住，干燥且沙尘漫天。亦没有我们能够呼吸的大气层。然而那里却存在着些许氧气：在月球风化层，易碎的表层土和月球表面的颗粒石之中，沉淀着氧气。现在科学家已经找到提取出它的办法。

　　这个过程也不会产生废料。一方面，能够从中得到一堆氧气，另一方面，一堆金属合金也随之产生，这两者对未来的月球基地或者殖民地都大有裨益。

　　得益于早先月球任务返还回来的风化层样本，我们知道那里存在着储量极其丰富的氧气。约40%-45%左右的风化层重量都是氧气。氧气是至今为止其重量比重最大的部分。

只有一个大问题。

“这种氧是极其有价值的资源，但它被化学结构约束在矿物质和玻璃这样的氧化物当中，因此也不能够立即使用。”苏格兰格拉斯哥大学的化学家贝斯.洛马克思说。

月球尘土被提取氧气之前（左图）月球尘土被提取氧气之后（右图）（来自苏格兰格拉斯哥大学的贝斯.洛马克思）

　　这些样本太有价值了，以至于不能立马用作实验。但是拥有它们就意味着我们恰恰能够重新构建他们，利用其（存在氧的）一致性用于类地材料。这种“假”月球尘土被称为月球风化层模拟物，洛马克斯和她的团队将其用于他们的研究。

　　之前已经有人尝试从月球风化层提取氧，比如在氧化铁中用化学还原反应用氢气产生水，然后用电解从水中分离氢气和氧气。或者类似的用甲烷代替氢气的步骤。

　　但这些技术，要么产量低，要么太复杂。要么需要极端温度，实际上会太热而引发风化层的融化。

　　洛马克斯和她的团队已经跳过了化学还原的步骤，直接电解粉末状风化层。

　　这个过程是一种叫做熔盐电解的方法来演示的。这是第一例固体月球风化层模拟物从粉末到粉末的过程，它几乎能提取所有氧气。

　　其他提取月球氧气的替代方法产量明显低得多，或者需要高于1600摄氏度（2900华氏度）的极端温度融化风化层。

首先，表层土被放置在网状的篮子里。添加电解质氯化钙，然后将混合物加热到950摄氏度左右，这个温度材料不会融化。然后，施加电流。将盐移动到阳极使盐轻易去除，这样来提取氧气。

　　（洛马克斯等人，《行星和空间科学》杂志2019）

　　提取风化层样本中96%的氧气大约需要50个小时，但是75%的氧气在前15个小时就被提取出来了。约占总氧量三分之一的氧气是从废气中检测出来的，剩余的就被丢弃了。但较之前的产出量，仍然是一个巨大的进步。

　　此外，留下的金属很有用-这是首次月球风化层氧气提取技术产生这样的结果。

　　“这是第一次成功的证明了风化层模拟物实验能够产生合金，用固态粉末到粉末的方法。”研究员在他们的论文里写道。

　　此外，不同合金相态的清晰分离，以及其他金属成分的显著耗损，都使无所益处的月球风化层因为金属/合金分离和提取，有了令人兴奋潜能。

　　在伴生产品中有三个主要的合金群，有时候也掺杂有其他少量金属：铁-铝、铁-硅和钙-硅-铝。

　　这一发现表明，即使在月球上能够从可疑的冰中提取氧气，这项技术仍然是有价值的。

　　欧洲航天局月球战略指挥官詹姆斯.卡彭特说：“这个过程会给月球移居者带来燃料支持和维持生命的氧气，合金也会在就地生产上得到广泛运用。

这项研究已经发布在《行星和空间科学》杂志上。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3. MICHELLE STARR- Rosette- sciencealert

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