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转载:NASA"毅力"号火星车 为何采用高温SOEC电解制氧技术?

时间:2021/2/25 11:54:21 点击量:

原创 DT新能源 小源 DT新能源 昨天

近日,据外媒报道,美国航空航天局(NASA)火星探测器毅力号已成功降落在火星表面并拍摄回传首批火星图像,成为NASA5个成功登陆的火星车。

 

美国毅力号火星车成功登陆火星:带上了哪些黑科技?

毅力号 (图片来源:NASA

 

毅力号此次配备了5种成像工具:首先是桅杆头上的 SuperCam(位于大的圆形开口中),其次是两个位于桅杆下方灰框中的 Mastcam-Z 导航摄像头。激光、光谱仪、SuperCam 成像仪将用于检查火星的岩石和土壤,以寻找与这颗红色星球的前世有关的有机化合物。

 

此外,这次毅力号火星车还携带了名为火星氧气原位资源利用实验Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment,简称MOXIE)的设备,采用高温SOEC电解制氧技术,其目的是通过这个仪器尝试将火星大气中的CO转化为ONASA称之为造氧计划

 

MOXIE 设备 图片来源:NASA

 

火星大气中有95%是二氧化碳(CO2),只有0.14%的氧气(O2)含量,通过MOXIE制造的氧气可以作为宇航员提供呼吸氧气;为火箭提供推进剂燃烧氧,为未来在火星上的宇航员返回地球提供条件。

 

火星大气气体分布

MOXIE从火星的大气层中收集CO2,然后通过固体氧化物电解池(SOEC)将其分解为O2CO。然后对O2的纯度进行分析,将其与CO和其他废气一起排入火星大气。

 

SOEC工作原理 图片来源:NASA

 

CO2采集和压缩(CAC)系统通过过滤器将火星大气层从流动站外部抽出并加压至1个大气压。然后,将加压的CO2气体进行调节并送入固体氧化物电解池,将其在阴极进行电化学分解,并在阳极产生纯的O2,该过程等效于反向运行的燃料电池。

SOEC在高温下运行,需要包括输入气体预热和废气冷却等复杂的热隔离系统。并通过对O2和CO2/CO排气流进行分析以验证O2的产生速率及纯度以用于过程的控制。通过SOEC的电流是通过电解质传输的氧化离子的直接结果,并且可以独立测量O2的产生速率。

根据从流速和组成测量得出的转化效率,SOEC控制参数(例如CO2输入流速,温度和施加的电压)用于优化火星环境条件下的O2产量。然后将冷却的废气过滤以满足行星保护要求,并从流动站排出,最后将过程遥测报告给流动站。 

 


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