Wie wird vorgeschlagen, Sauerstoff aus Mond-Regolith zu extrahieren?

Die Nachricht von Futurism NASA Pumps Funding into Startup That Says It Can Harvest Oxygen From Lunar Regolith sagt:

Die NASA hat gerade Pioneer Astronautics, einem Unternehmen, das behauptet, es könne Mond-Regolith sammeln und in nutzbaren Sauerstoff umwandeln, erhebliche Mittel gewährt.

Frage: Wie wird vorgeschlagen, Sauerstoff aus Mond-Regolith zu extrahieren? Ist molekularer Sauerstoff als O 2 im Regolith eingeschlossen, oder werden sie irgendwie sauerstoffhaltige Mineralien oder Oxide abbauen, oder zielen sie auf Hydroxide ab ?

Es scheint, dass es im Mond-Regolith keine Hydroxide gibt. Siehe Mondgeologie . Sauerstoff gibt es nur als Bestandteil von Oxiden wie SiO2, Al2O3, CaO und FeO.
@Uwe, das dachte ich mir, und das Trennen von freiem Sauerstoff von diesen Oxiden klingt ziemlich herausfordernd und energieintensiv.
Es ist eigentlich ziemlich einfach ... aber ja, energieintensiv. Ich habe keine Details darüber gefunden, was Pioneer Astronautics tut, aber es ist wahrscheinlich eine Variante der geschmolzenen Oxidelektrolyse, die Boston Metals hier auf der Erde kommerzialisiert: bostonmetal.com/moe-technology/#moe-process
@ChristopherJamesHuff Oh, das ist interessant! Statt Photovoltaik frage ich mich, ob in diesem Fall ein Sonnenofen sinnvoll ist? space.stackexchange.com/search?q=solar+furnace
Ein Solarofen würde Umwandlungsverluste vermeiden, aber die Temperaturregelung ist schwieriger und der Ofen kann offensichtlich nicht so gut isoliert werden. Ein elektrisch beheizter Ofen kann extrem gut isoliert werden, und die Mechanik des Ein- und Ausbringens von Material in den Ofen ist viel einfacher. Ich vermute, dass die Einfachheit den Elektroofen voranbringen wird.
@ChristopherJamesHuff Ich denke, es hängt vom Design und der Größenordnung der Chargengröße ab. Zum Beispiel könnte eine einzelne Schüssel mit 10 Metern Durchmesser und Brennweite 100 kW durch eine Öffnung mit 9 cm Durchmesser in der Isolierung des Tiegels fokussieren. Das würde 100 kg Gestein in einer Stunde auf sagen wir 3000 K anheben, wenn man die Verluste vernachlässigt. Aber vielleicht ist der Strom für die Elektrolyse der eigentliche Energieengpass, und ich schätze, das wäre immer noch die Photovoltaik.
@ChristopherJamesHuff: Wenn Sie eine Antwort haben, schreiben Sie sie bitte als richtige Antwort. Dann kannst du dir einen Ruf dafür verdienen!
Das Schmelzen von Aluminium auf dem Mond, mit Sauerstoff als Nebenprodukt und angetrieben von einem Kernreaktor, ist ein Handlungselement in Andy Weirs „Artemis“.

Antworten (2)

Pioneer Astronautics führt wahrscheinlich eine Variante der geschmolzenen Oxidelektrolyse durch, die Boston Metal hier auf der Erde kommerzialisiert: https://www.bostonmetal.com/moe-technology/#moe-process

Dies beinhaltet das Schmelzen von Gestein (möglicherweise nur zufälliger Basalt) und dessen Elektrolyse. Graphit kann als Kathode verwendet werden, aber die Anode muss gegen Oxidation beständig sein, oder die Anode wird durch die Reaktion mit O2 verbraucht und CO2 wird stattdessen freigesetzt. Frühere Arbeiten verwendeten Edelmetalle wie Iridium für Anoden, einige neuere Arbeiten (im Zusammenhang mit dem Verfahren von Boston Metal) verwenden Chromlegierungen ( https://www.chemistryworld.com/news/greener-cleaner-steel-/6155.article ) und I Ich habe auch Keramikelektroden erwähnt, die bei den beteiligten Temperaturen leitfähig werden.

Und während Sauerstoff an der Anode gesammelt wird, sammelt die Kathode natürlich die metallischen (oder halbmetallischen) Bestandteile der Oxide ... Eisen, Silizium, Kupfer usw. Dies ist das gewünschte Endprodukt für Boston Metal und könnte es schließlich werden auch auf dem Mond das primäre Endprodukt, wobei der Sauerstoff ein Abfallprodukt ist, das in größeren Mengen als benötigt anfällt.

Gestein zu schmelzen ist teuer. Ein besserer Prozess besteht darin, ein Salz zu schmelzen, den Stein hineinzuschütten und elektrischen Strom anzulegen. Ein solches Verfahren ist hier beschrieben: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0032063319301758?via%3Dihub

Ähnliche Ergebnisse wie beim Schmelzen des Gesteins, aber Sie sehen Temperaturen von 800-900 Grad, nicht Tausende. Ein kleines Problem sind der Eimer und die Elektroden - die Sauerstoffionen oxidieren fast alles. Die besten Wetten sind Goldmäntel (werden bei Temperaturen weich, schwaches Metall sowieso), Platin (teuer!) Oder akzeptieren Sie, dass Sie sich durch Ihren Eimer brennen werden.

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