Die extraterrestrische Herstellung von Metalllegierungen führt zu Nachhaltigkeit auf der Erde
Der Plan, eine Kolonie auf dem Mars zu errichten, mit dem enormen Bedarf an Baumaterialien und Sauerstoff als Lebensgrundlage, ist nur durch die Weiterentwicklung von in situ-Prozessen umsetzbar. Die oberste lockere Bodenschicht auf dem Mars (Regolith), die aus verschiedenen Metalloxiden besteht, könnte in dieser Hinsicht eine reichhaltige Ressource sein.
In diesem Forschungsprojekt soll ein Prozess für die elektrolytische Gewinnung von Metallen und die Produktion von Sauerstoff aus Metalloxiden entwickelt werden. Bei diesem Prozess werden weder Treibhausgase emittiert noch fossile Brennstoffe, Koks oder Kohlenstoff in irgendeiner Phase verwendet, was neben dem Einsatz in der Weltraumforschung auch Nachhaltigkeit auf der Erde bringen kann. Die Nachteile der typischen Prozesse zur Gewinnung von reaktiven Metallen, wie der hohe Energieverbrauch, die geringe Effizienz und die massive Umweltverschmutzung, machen die Einführung von nachhaltigen grünen Prozessen unumgänglich.
Dazu könnten Desoxidationselektrolysezellen dienen, die bei Temperaturen um 900 ℃ (weit unter dem Schmelzpunkt von Regolith) arbeiten und eine Sauerstoff-Ionen-Leiter-Salzschmelze als Elektrolyt verwenden. Die Idee ist, eine Spannung von einer inerten Anode an die Kathode anzulegen, wo die Pellets aus Regolith als Kathode wirken und so direkt zu den reinen Metallen reduziert werden. Die ausgetriebenen Sauerstoffionen diffundieren anschließend zur Anode. Daher ist auch die Entwicklung einer stabilen inerten Anode, die sich zur Produktion von Sauerstoff eignet, von entscheidender Bedeutung. Die Betriebsparameter einschließlich der Polarisationsbereiche, Reduktionszeiten und -Temperaturen sowie verschiedene andere Faktoren wie die Porosität, Mikrostruktur und Form der Proben, die Elektrolytzusammensetzung und die Möglichkeit einer endkonturnahen Metallurgie sollen in dieser Arbeit untersucht werden.
Diese von unserer Forschungsgruppe durchgeführte Forschung ist Teil der APF-Initiative "Materials on Demand", die darauf abzielt, verschiedene Bereiche des extraterrestrischen Lebens zu untersuchen, wie z. B. die Herstellung von Metalllegierungen mit Hilfe elektrochemischer sowie biomining Methoden und auch den Schutz vor und die Nutzung von Sonnenstrahlung durch die Einführung von Keramik/Polymer-Verbundwerkstoffen mit maßgeschneiderten Eigenschaften. Das Projekt wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert.
Kontakt:
Fayaz, Reza
Raum UFT 2070
Tel. 0421 - 218 - 63322
Weitere Infos
APF Initiative "Materials on Demand"
