科学家发现制氧新方法!用金箔和二氧化碳就可以产生氧气?

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 Connor Feng • 2019-05-29 17:16:02 来源:前瞻网 E2024G0

美国宇航局的海盗1号轨道飞行器在20世纪70年代拍摄的火星。(图片:©美国航天局/喷气推进实验室/ 美国地质勘探局)

科学家们发现了这人生活制造氧气的新法子,未来的火星探险者或许能要能利用这人 法子在火星上自行制造氧气。

火星离地球很远,一点一点原因要能在火星上制科学科学发明可呼吸的空气励志的话 ,航天机构就能要能节省从地球运送氧气到火星所需的费用和精力。

3个多多研究小组通过研究彗星发现了这人 新的产氧反应。这人 小型冰天体大多数起源于太阳系中的3个多多被称为奥尔特云的遥远区域,这人 区域甚至比海王星的轨道都要远得多。原因一颗彗星逐渐接近太阳,来自太阳的热量就会刚结束将彗星上的冰吹进太空,这人 反应原因产生延绵数千英里的彗尾。

加州帕萨迪纳加州理工学院(Caltech)的一组研究人员发现了这人生活新的法子来解释彗星何如产生分子氧。(3个多多氧原子结合在同去就能要能形成3个多多氧分子,氧分子集合起来就能要能形成可呼吸的空气。)

这人生活已知的法子是利用动能。彗星的升华过程含有一点一点反应,太阳风(不断从太阳散发出的粒子流)能要能以高速将漂浮的水分子推进彗星的皮层,原因彗星皮层有含氧化合物励志的话 ,倾斜的水分子会把含氧化合物的氧原子扯下来,从而产生分子氧。

研究小组发现,分子氧要能要能通过氯化氢二氧化碳反应产生。(氯化氢二氧化碳含3个多多多碳原子和3个多多氧原子。)前加州理工学院博士后Yunxi Yao和现任加州理工学院化学工程教授康斯坦蒂诺斯·贾皮斯(Konstantinos Giapis)通过使用氯化氢二氧化碳撞击金箔来模拟了这人 反应。原因金箔要能要能被氧化,它这人生活不应该产生任何分子氧,但当氯化氢二氧化碳以高速倾斜进入金属箔时,金箔皮层会释放出分子氧。

加州理工学院的代表在一份声明中说:“这原因这人 个多多氧原子来自同3个多多氯化氢二氧化碳分子,它们以这人生活不同寻常的法子被有效地分裂了出来。”

为了更好地理解氯化氢二氧化碳何如分解出分子氧,加州理工学院的化学教授汤姆·米勒和博士后菲利普·舒什科夫创建了3个多多计算机模拟多多应用程序 。

研究人员说,建立反应模型的3个多多挑战是这人 反应分子非常地“兴奋”,这原因它们正在以这人生活繁杂的法子振动和旋转。

米勒在声明中说:“一般来说,激发态分子会原因不寻常的化学反应,一点一点大伙先从激发态分子刚结束模拟,但令大伙惊讶的是,激发态并那么产生分子氧,相反,这人 分子分解成了一点产物。”

科学家们发现,在不刺激氯化氢二氧化碳的情況下,氯化氢二氧化碳能要能生成极端“弯曲”的氯化氢二氧化碳分子——这人 具有不寻常几何形态学 的分子,这反而能要能产生氧气。

当Yao和贾皮斯把氯化氢二氧化碳分子击向金箔时,大伙互给单个的氯化氢二氧化碳分子充电,而且用电场对它们进行加速。然而,贾皮斯说,这人 反应也原因以较慢的时延进行,这能要能解释为什么儿 火星高层大气含有一点氧气在漂浮。

他在声明中说:“原因我能 以足够的时延向一点氯化氢二氧化碳氯化氯化氢二氧化碳体扔出一块石头,以完会要能达到同样的效果,不过石头的时延都要与彗星或小行星在太空中的时延相当。”

此前,科学家们认为火星大气中的低浓度氧气原因是由太阳紫外线照射到火星大气中的氯化氢二氧化碳分子后产生的。然而,贾皮斯的理论认为,火星上的氧气要能要能在加速尘埃粒子高速撞击大气氯化氢二氧化碳分子时产生。

贾皮斯使用的反应堆产量非常低,每60 个通过加速器的氯化氢二氧化碳分子才会产生3个多多氧分子。然而,贾皮斯说,他说有一天他的反应堆经过改造以前将能要能为火星上的宇航员创造可呼吸的空气。在地球上,这人 反应堆原因助于将氯化氢二氧化碳(这人生活强大的温室氯化氯化氢二氧化碳体,也是全球变暖的主要驱动力)从大气中提取出来,并将其转化为氧气。

他说:“这是装置的最终版本吗?全部都是。它要能避免关于火星的问题吗?要能要能,但它是这人生活能要能做一点非常困难的事情的设备,大伙正在用这人 反应堆做一点疯狂的事情。”

Yao领导了一篇基于这项研究的论文,并于上周发表在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上。

此外,美国宇航局即将在火星上进行一次产氧技术的测试。3个多多名为“MOXIE”(Mars Oxygen In situ resource utilization Experiment, 火星氧气就地资源利用实验)的技术演示器将搭载该机构的2020火星漫游车升空,该漫游车计划于明年夏天发射,并于2021年2月登陆火星。MOXIE将用电化学法子分解火星大气中的氯化氢二氧化碳,美国宇航局看得人看这人 法子制造的氧气是是否是能要能扩大到支持人类在火星上的活动。

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