未來登月有氧氣啦！50個小時就能提取出月球土壤中96%的氧氣

2020-09-09 科學之美

在下面這張圖像的左側是一堆模擬月球土壤或風化層；右側是相同的一堆，基本上從其中提取了所有氧氣，留下了金屬合金的混合物，未來月球上的定居者可以使用氧氣和金屬。從月球表面返回的樣本證實，月球風化層由40-45%的氧組成，按重量計算，氧是其最豐富的元素。格拉斯哥大學研究員貝絲·洛馬克斯(Beth Lomax)解釋說：這種氧氣是一種極其寶貴的資源，但它以礦物等氧化物的形式結合在材料中，因此不能立即使用。

Lomax博士研究工作正通過歐空局的網絡和合作計劃得到支持，利用空間應用的高級學術研究。這項研究提供了一個概念驗證，可以提取和利用月球風化層中的所有氧氣，留下一種潛在有用的金屬副產品。該過程是使用一種名為熔鹽電解的方法進行，這是第一個直接粉末到粉末的固體月壤模擬物例子，它可以提取幾乎所有的氧。

月壤氧氣提取的替代方法獲得了顯著較低的產量，或者需要將月壤熔化在1600°C以上的極端溫度下。該過程包括將粉末狀的風化層放置在網襯籃子中，以熔融的氯化鈣鹽作為電解質，加熱至950°C。在此溫度下，風化層保持固體。通過電流使氧氣從風化層中提取出來，並通過鹽遷移到陽極上收集。

總共需要50個小時才能提取出96%的氧氣，但75%的氧氣可以在頭15個小時內提取出來。這項研究基於FCC流程（來自其劍橋發明者的首字母縮寫）英國一家名為Metalysis的商業金屬和合金生產公司擴大了這一流程。Lomax在格拉斯哥大學的博士導師Mark Symes指出：我們正在與Metalysis和ESA合作，將這一工業過程轉化為月球環境，目前的結果非常有希望。

歐空局月球戰略官員詹姆斯·卡彭特(James Carpenter)評論說：這個過程將讓月球定居者獲得燃料和生命支持所需的氧氣，以及用於原位製造的各種金屬合金，可用的確切原料將取決於降落在月球上的什麼地方。ESA材料工程師Advenit Makaya說：它也可以用來提取火星上的有用材料，在火星上對原料進行預處理可以得到純金屬和合金產品。

博科園｜研究/來自：歐洲航天局ESA

參考期刊《行星與空間科學》

DOI: 10.1016/j.pss.2019.104748

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