談到水和火星，人們總是喜憂參半——喜的是，火星上有水；憂的是，水在火星上。在這顆紅色行星的表面，未結冰的水富含鹽分。然而，含鹽水無法直接飲用，必須先用電解法將其分解為氧氣（供呼吸）和氫氣（用作燃料），但這一過程在惡劣的環境條件下顯得繁瑣而昂貴。
美國華盛頓大學的工程師Vijay Ramani等開發了一種新型鹽水電解系統，並在模擬火星大氣環境中（-33華氏度）進行了測試。新系統可以直接利用火星水製造燃料和氧氣。相關研究成果於當地時間11月30日刊登在《美國國家科學院院刊》中。
2008年夏，美國宇航局的鳳凰號火星著陸器「品嘗」了火星水。此後，歐洲航天局陸續在火星發現了幾處地下水塘，由於高氯酸鎂的存在，其中的水仍維持著液態。為了在火星上生活（或是短暫停留），太空人必須獲得水和燃料等必需品的支持。因此，美國宇航局的「毅力號」火星車攜帶著高溫電解儀器，踏上了前往火星的路途。然而，火星氧氣原位資源利用實驗（MOXIE）只能利用空中的二氧化碳產生氧氣。而Ramani團隊開發的系統，在同樣的功率下，產生的氧氣大約是MOXIE的25倍。而且，它還能產生氫氣，為太空人提供燃料。「新型鹽水電解槽採用了釕酸鉛焦綠石陽極和覆鉑碳陰極。」Ramani說，「這些精心設計的組件，加上傳統電化學工程原理的合理使用，使新系統具備了高性能。」
新型電解系統無需加熱或淨化水源就能正常工作，而且能夠適應火星環境中的鹽水，這將顯著提高系統的經濟價值。論文作者Shrihari Sankarasubramanian表示：「水中溶解的高氯酸鹽雖然是雜質，但在火星環境中卻大有可為。它不僅可以防止水結冰，還能通過降低電阻提高電解系統的性能。」
「我們開發的火星鹽水電解系統，有望從根本上改變火星任務的後勤計算法則。」Ramani說，「這項技術也可以在地球上使用，它為將海洋作為氧氣和燃料的來源奠定了基礎。」研究人員表示，鹽水電解系統不僅在國防領域具有潛在應用價值（如：為潛艇提供氧氣），還可以為人類的深海探索任務提供氧氣保障。
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編譯：雷鑫宇
審稿：西莫
責編：陳之涵
期刊來源：《美國國家科學院院刊》
期刊編號：0027-8424
原文連結：
https://phys.org/news/2020-11-tech-oxygen-fuel-mars-salty.html
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