Elektrochemische Reduktion von Regolith und anderen Metalloxiden
In diesen Forschungsprojekten 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 unumg?nglich.
Dazu k?nnten Elektrolysezellen dienen, die bei Temperaturen um 900 ℃ (weit unter dem Schmelzpunkt von Regolith) arbeiten und eine Sauerstoff-Ionen-Leiter-Salzschmelze als Elektrolyt verwenden. Die Betriebsparameter einschlie?lich der Polarisationsbereiche, Reduktionszeiten und -Temperaturen sowie verschiedene andere Faktoren wie die Porosit?t, Mikrostruktur und Form der Proben, die Elektrolytzusammensetzung und die M?glichkeit einer endkonturnahen Metallurgie sollen in dieser Arbeit untersucht werden.
Dabei verfolgen wir zwei Ans?tze:
Direkte Reduktion
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 anschlie?end zur Anode. Daher ist auch die Entwicklung einer stabilen inerten Anode, die sich zur Produktion von Sauerstoff eignet, von entscheidender Bedeutung.
Dieses Forschungsthema zielt darauf ab, 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 ma?geschneiderten Eigenschaften. Das Projekt wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gef?rdert.
Aufl?sen und abscheiden
In einem weiteren Ansatz werden die Metalloxide aus dem Regolith zun?chst in den Salzschmelzen gel?st und die gel?sten Metallionen anschlie?end elektrochemisch an der Kathode abgeschieden. Auch hier k?nnen die Sauerstoffionen zur inerten Anode diffundieren und dort zur Sauerstoffbildung dienen.
Kontakt:
M. Sc. Lena Ehlers
Raum UFT 2210
Tel. 0421 218 63388
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Weitere Infos
Eingebettet in die Initiative “Humans on Mars” und den DFG-gef?rderten Exzellenzcluster “Die Marsperspektive”
