Der Aufbau einer Mondsiedlung ist seit dem ersten Schritt der Menschheit auf dem Mond das ultimative Ziel der Mondausbeutung. Doch begrenzte Brennstoff- und Sauerstoffvorräte schränken das menschliche Überleben auf dem Mond ein.
Die Kombination von Photovoltaik und Elektrokatalyse, die künstliche Produktion von Kohlenwasserstoffbrennstoffen zusammen mit Sauerstoff unter Verwendung von Kohlendioxid und Wasser als Ausgangsmaterialien, war nachweislich auf der Erde machbar und gilt als potenzielle Strategie, die an außerirdischen Standorten nachgeahmt werden kann. Mit dem schnellen Fortschritt der Monderkundung haben Forscher entdeckt, dass die Mondoberfläche beträchtliche Kohlendioxid- und Wasserreserven aufweist, was die Machbarkeit der Idee weiter bestätigt.
Vor diesem Hintergrund fand das gemeinsame Forschungsteam der University of Science and Technology of China, der Nanjing University und der China Academy of Space Technology heraus, dass der von der Mission Chang’e 5 zurückgebrachte Mondboden als Katalysator für den Antrieb der Elektrokatalyse verwendet werden kann CO2-Umwandlung zur Kraftstoff- und Sauerstoffproduktion.
Dieses effiziente extraterrestrische Brennstoff- und Sauerstoffproduktionssystem soll die Entwicklung der menschlichen Zivilisation hin zu außerirdischen Siedlungen erleichtern. Die Forschung ist veröffentlicht in der National Science Review.
„Die In-situ-Ressourcennutzung des Mondbodens zur Erzielung der außerirdischen Brennstoff- und Sauerstoffproduktion ist für den Menschen von entscheidender Bedeutung, um Missionen zur Ausbeutung des Mondes durchzuführen. In Anbetracht der Tatsache, dass es an außerirdischen Standorten nur begrenzte menschliche Ressourcen gibt, haben wir vorgeschlagen, das Robotersystem einzusetzen, um die gesamte Elektrokatalyse durchzuführen Aufbau des CO2-Umwandlungssystems“, sagt Yujie Xiong, einer der Hauptautoren dieser Studie.
Die für diese Forschung verwendete Monderde wurde von der China National Space Administration (CNSA) (Probennummer: CE5C0400) bereitgestellt, die die erste Monderde ist, die seit der LUNA 24-Mission der Sowjetunion im Jahr 1976 auf die Erde zurückgebracht wurde. Die Forscher verwendeten die Mondboden als Katalysator und lud das Kupfer direkt auf den Mondboden.
Der Mondboden wurde mit Cu-Spezies beladen und für die elektrokatalytische CO2-Umwandlung verwendet, was eine signifikante Methanproduktion demonstrierte. Darüber hinaus könnte die ausgewählte Komponente in mit Cu beladenem Mondboden eine CH4-Produktionsrate von 0,8 ml/min und eine O2-Produktionsrate von 2,3 ml/min bei 600 mA/cm2 erreichen.
„Aufgrund des komplexen Systemaufbaus gilt der unbemannte Betrieb des CO2-Umwandlungssystems als einer der Engpässe, um die Anwendung der Technologie zu realisieren“, erklärt Yujie Xiong.
Angesichts der begrenzten Arbeitskräfte an außerirdischen Standorten ist es sehr wünschenswert, eine solche elektrokatalytische CO2-Umwandlung durch ein Robotersystem zu betreiben. In dieser Hinsicht versuchte das Forschungsteam, den Aufbau des elektrokatalytischen CO2-Umwandlungssystems zu vereinfachen, um die Betriebsanforderungen des Robotersystems zu erfüllen. Das von ihnen entwickelte Robotersystem könnte den gesamten Prozess von der Katalysatorherstellung bis zum Aufbau des elektrokatalytischen Systems steuern.
Yuan Zhong et al, In-situ-Ressourcennutzung von Mondboden für hocheffiziente extraterrestrische Brennstoff- und Sauerstoffversorgung, National Science Review (2022). DOI: 10.1093/nsr/nwac200