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从水中制氧可能为长途太空旅行铺平道路

生活小常识 pop君 294℃ 0评论

 

7月10日科学家在微重力条件下只用半导体和阳光将水转化为氧和氢。这项技术可以使长途太空旅行成为可能。

研究人员以前开发了多种用于地球的水分解技术。最简单的方法之一是光催化——该技术利用光子、半导体材料和水来产生电子-空穴对。

当物质吸收光子时,释放出一个自由电子。该反应从水中拉出质子,质子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所取代,水可以与质子结合形成氧气。该系统可以为宇宙飞船生产氢燃料,也可以为宇航员呼吸氧气。

 

为了观察这项技术能否在微重力条件下工作,科学家们把一个光催化系统扔下了一个塔。当物体自由落体时,它经历类似微重力的条件。光催化作用导致催化剂材料附近气泡产生。在地球上,浮力导致气泡浮到水面。但在微重力条件下,气泡仍在催化剂附近。

科学家们能够对催化剂材料的微观结构进行纳米尺度的增强,在表面上形成微小的金字塔形状。纹理导致气泡移动到金字塔顶端并脱离。研究人员在本周的《自然通讯》杂志上详细介绍了他们的设计变化。

这项技术还不够完善。尽管科学家们能够使气泡与催化剂分离,但它们仍然留在水中。积累的泡沫降低了制氢过程的效率。研究人员在谈话中写道:“围绕这个问题的工程解决方案将是成功地在太空中实现技术的关键——有一种可能性是利用离心力从航天器的旋转中分离气体与溶液。”

还有供水问题。虽然用大量的水喷发比携带大量的燃料更安全,但是水是很重的。长期太空旅行需要外部资源。最后,科学家们希望太空采矿作业能够从小行星中收获水。

科学家们说:“由于这项新研究,我们离人类太空飞行的时间越来越近了。”

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