在探索宇宙的征途中,氧气一直是宇航员生存不可或缺的关键资源。传统上,电解水被广泛用作制取氧气的方法,但这一过程在微重力环境下却面临重大挑战。地球上的气泡因浮力作用自然上升,便于收集,而在太空中,由于缺乏重力引导,气泡无法自行分离,导致氧气提取效率低下。
为了解决这一难题,科学家们一直在寻找创新方案。近日,美国佐治亚理工学院的科研团队带来了突破性进展。他们利用市面上常见的钕磁铁,通过磁性分离技术,成功提高了在微重力环境下电解水制氧的效率。这一创新不仅简化了设备结构,还显著降低了能耗。
传统方法采用离心机模拟重力,将氧气泡甩出。然而,这种系统不仅体积庞大,结构复杂,还需要消耗大量电力,增加了航天器的运行负担。相比之下,佐治亚理工团队的磁性分离技术则显得更为高效和轻便。他们利用水和氧气泡的抗磁性特性,在电解过程中,通过电流与磁场的共同作用,使气泡受力移动,并通过磁场精确引导至收集点,实现了高效分离。
为了验证这一技术的有效性,研究人员在德国不来梅大学的微重力塔进行了实验。这座高达146米的塔楼能够模拟9.3秒的微重力环境。他们将装有钕磁铁的电解装置从高空释放,并实时测量氧气的产量。实验结果表明,磁力分离技术相较于传统的离心方式具有显著优势,不仅设备体积小、能耗低,而且氧气产量提升了高达240%。