文章介紹了研究人員為NASA以後載人上太空的計劃設計了一個新型電解系統，這個系統可以將鹽水轉化為可用的產品，並且是緊湊和輕量級的。可以在火星上自給自足，更符合經濟性原則。

NASA計劃十年後首次將宇航員送上火星。該計劃基於幾十年來的機器探測的成果，即從火星表面蒐集樣本並送回地球進行研究。

考慮到距離遙遠，任何在火星表面進行的操作都需要儘可能做到自給自足，即在火星上就地取材。

例如利用火星上的水製造氧氣，飲用水，以及火箭燃料，由於火星上的液態水都是鹽水，因此這些任務將是個挑戰。

幸運的是，一個來自聖路易斯華盛頓大學Mcklvey工程學院的研究團隊開發出一種新型電解系統，能將鹽水轉化為可直接使用的產品，且該系統同時具有輕巧便攜的優點。

該團隊由華盛頓州立大學能源、環境與化學工程系Roma B. 和Raymond H. Wittcoff

特聘教授Vijay Ramani.領導，團隊成員為兩位來自該校太陽能及能源儲存中心的研究者Pralay Gayen 和 Shrihari Sankarasubramanian。

這種新型工具符合NASA 承諾的“現場能源使用技術”（ISRU），即未來的航天任務無需太依賴於能量補給。

相比目前的電解系統，新型電解工具更加有效和便攜，這同樣符合NASA及其它航天機構致力於減少發射有效荷載成本的想法。

傳統的電解器依賴電力和電解液燃料電池將化合物分解，然後將其重新組合成新物質。

“毅力”號火星探測車（將於2021年2月18日抵達火星）正在進行一項被稱為“火星

氧氣原位利用” (MOXIE)的實驗，利用一個固體氧化物電解池(SOEC)利用火星大氣中的二氧化碳製造氧氣。

MOXIE儀器被裝入“毅力”號火星探測車(NASA/JPL-Caltech)

水電解槽以類似的方式將水分解併產生氧氣(O2)和氫氣(H2)，後者可以用於產生液態氫或

肼類燃料(N2H4)。

然而上述儀器僅限於使用純淨水或去離子水，對鹽水則無計可施，唯一的方法是事先將水脫鹽，這就需要再用到海水淡化器。

華盛頓州立大學研究團隊透過運用新的方法，開發出第一臺可以直接作用於鹽水的電解器，而鹽水在火星上隨處可見。如Ramani在一次華盛頓州立大學刊物the Source的採訪中所說：

我們的新型鹽水電解器使用了釕酸鉛燒綠石陽極（lead ruthenate pyrochlore anode）和鉑碳陰極platinum on carbon cathode），這些精心開發的部件與傳統電化工程的完美結合造就了這項傑作。

火星上存在鹽水的說法近年來已被各項火星探測活動證實，其中鳳凰號火星探測器於2008年帶回火星土壤樣本，在將樣本中的冰融化後，發現其含鹽量極高。

火星表面下水的（藝術效果圖）（來自歐洲航天局）(ESA)

歐洲航天局的火星快車號同樣在火星發現了幾處地下液態水---它們之所以保持液態，是由於當地存在高氯酸鎂。

因此，一個能夠直接利用鹽水的系統（不需依賴額外的脫鹽裝置）能夠顯著提升“現場能源使用技術”（ ISRU）所產生的效果，無論是在火星還是其它目標星球。

正如Sankarasubramanian所說，新系統不僅適合處理火星水，且很可以達到更好的效果。

“矛盾的是，溶解在水中的高氯酸鹽，即所謂的雜質，在火星那樣的環境中實際上起到了積極的作用。它可以使水免於上凍，並透過降低電阻的方式提升了電解器的工作效能。

據麻省理工（MIT）的技術人員之前進行的各種測試結果顯示，MOXIE電解器可以用300瓦特電在一小時內製造的氧氣可達10克（0.35盎司）

相比之下，Ramani及其同事所研製的裝置在用電量相同的情況下可以達到每小時250克的氧氣產出量（8.8盎司，或1/2磅），（更別提產出的氫氣了）。

此外，新裝置在模擬火星環境中，即氣壓極低，氣溫低至-36C (-33F)的條件下與在類似地球的環境中表現同樣出色。

Ramani補充道：“我們的火星鹽水電解器從根本上改變了去往火星及更遙遠的星球的物流運算。”

Pralay Gayen，Ramani研究小組的一名博士後補充道：“在將這些電解器用於嚴酷的模擬火星環境後，我們也計劃將它們置於更溫和的地球環境中，利用鹹淡水或鹽水製造氫氣和氧氣，例如透過電解海水的方式。“

在地球上，海水電解器可以被置於潛水器中用於執行一些遠距離的深海任務。

它還可以大幅擴大能源產業範圍，即電解器可以利用海水中製造氫氣燃料電池（利用氫氣和氧氣發電）。

對上述發現的研究（名為“從火星上的角礫岩所含的鹽水中收穫能源與氧氣），近期刊登在Proceedings of the National Academy of Science (PNAS).週刊上。

by: MATT WILLIAMS

FY: sissimine