研究发现磁铁可以解决宇航员在长期空间旅行时的氧气供应问题

研究发现磁铁可以解决宇航员在长期空间旅行时的氧气供应问题华威大学的一个专家小组展示了一种在微重力条件下生产氧气的新方法，其中涉及磁铁。磁铁被用来吸引气体气泡在一个区域内凝聚，使得在太空的低重力环境下更容易收获它们，而不是使用不适合长期任务的重型机器。实验所解决的关键问题是浮力，或者更准确地说，太空中缺乏自然浮力。与地球不同，在地球上，液体中的气泡会自动上升到顶部，而由于重力的影响，液体会停留在底部，而在微重力下，气泡会一直悬浮在液体介质中。为了克服这个问题，国际空间站上的机器依靠离心机来迫使气体排出。然而，这些机器很重，消耗大量的电力，并需要大量的维护。根据美国宇航局的一项研究推测，现有的系统如目前用于空间站上的氧气生成组件对于像火星和其他地方的长期任务是不可行的。这就是最新研究要解决的地方，研究人员通过使用磁力来消除使用离心机来产生氧气的需要。科学家们利用德国应用空间技术和微重力中心的特殊落塔设施来模拟太空中的微重力条件，分析了如何利用磁铁进行相分离，将气体与液体分离。研究人员测试了不同类型的液体，以了解如何利用人工磁铁吸引电极表面的气泡，以便于提取。在太空中生产氧气的常用方法是电解，这涉及到将电力通过水来分离氢原子和氧原子。但是从电解池中分离氧气需要一个人工离心机来旋转并迫使气体流出。而现在，一颗简单的钕磁铁可以用来在微重力下提取气体。来自华威大学的研究小组成员KatharinaBrinkert博士指出："这些效应对相分离系统的进一步发展有着巨大的影响，例如用于长期的太空任务。"研究论文的主要作者，来自科罗拉多大学博尔德分校的AlvaroRomero-Calvo说，磁铁可以用来创建完全无源的系统，在太空中提取氧气而不需要增加动力和重型机械。上述研究结果已经发表在《自然》杂志下属的NPJ微重力杂志上。谈到远离地球的其他氧气生产方法，毅力号上的烤面包机大小的MOXIE（火星氧气原位资源利用实验）仪器在2021年4月将火星表面的二氧化碳转化为氧气。虽然该机器被设计为每小时只能生产10克氧气，但它是未来任务的一个重要的垫脚石。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1304149.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1304149.htm

科学家设计基于等离子体的新方法 为未来火星探索者生产氧气

科学家设计基于等离子体的新方法为未来火星探索者生产氧气一个国际研究小组已经设计出一种基于等离子体的方法来生产和分离火星环境中的氧气。这是美国宇航局的“火星氧原位资源利用实验”（MOXIE）的一个补充方法，它可能提供每公斤送往太空的仪器的高分子生产率。这样一个系统可以在开发火星上的生命支持系统中发挥重要作用。它还可以生产加工燃料、建筑材料和肥料所需的原料和基础化学品。在AIP出版的《应用物理学杂志》上，研究人员提出了一种利用和加工当地资源在火星上生成产品的方法。因为火星大气层主要是由二氧化碳形成的，可以通过分解产生氧气，而且其压力有利于等离子体的点燃，所以红色星球上的自然条件几乎是等离子体就地利用资源的理想条件。该团队包括来自里斯本大学、麻省理工学院、索邦大学、埃因霍芬理工大学和荷兰基础能源研究所的科学家们。研究人员指出，在火星上生产氧气的有两大障碍。“首先，分解二氧化碳分子以提取氧气。这是一个非常难以分解的分子，”研究作者、里斯本大学的VascoGuerra说。“其次，将产生的氧气从还包含例如二氧化碳和一氧化碳的气体混合物中分离出来。我们正在以一种整体的方式研究这两个步骤，以同时解决这两个挑战。这就是等离子体可以提供帮助的地方。”等离子体是物质的第四种自然状态，包含自由带电粒子，如电子和离子。电子很轻，很容易被电场加速到非常高的能量。Guerra说：“当子弹般的电子与二氧化碳分子碰撞时，它们可以直接分解它，或者转移能量使其振动。这种能量在很大程度上可以被引导到二氧化碳的分解中。与我们在法国和荷兰的同事一起，我们通过实验证明了这些理论的正确性。此外，等离子体中产生的热量也有利于氧气的分离。”氧气是创造一个可呼吸环境的关键，它也是为未来火星农业生产燃料和肥料的起点。就地生产燃料将是未来任务的需要。所有这些对于未来人类在火星上的定居都是至关重要的。通过分解二氧化碳分子来生产绿色燃料和回收化学品，等离子体技术也可能有助于解决地球上的气候变化。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1305539.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1305539.htm

中国科学家发现宇宙“定位”太阳新方法

中国科学家发现宇宙“定位”太阳新方法内蒙古自治区正镶白旗的中国科学院国家空间中心明安图野外科学观测研究站消息，由中国科学院国家空间科学中心研究员颜毅华领衔的科研团队，发现一种新的可用于明安图射电频谱日像仪(MUSER)图像位置校准的方法，这种方法可在浩瀚宇宙中“定位”太阳准确位置。相关成果已于近日发表在学术期刊《天文和天体物理学研究》上。根据新华社报道，明安图射电频谱日像仪(MUSER)是采用综合孔径成像方法，在厘米、分米段获得高时间、空间和频率分辨率的太阳射电图像。作为先进的新一代太阳专用射电干涉设备，MUSER将极大地扩展太阳射电探测能力，为耀斑和日冕物质抛射研究打开新的观测窗口，被国际权威学者认为是国际现有射电日像仪设备的跨越式进步。综合孔径成像技术广泛应用在天文射电望远镜成像上，即把众多小口径望远镜系统综合在一起，等效形成一个大口径射电望远镜观测效果，从而获取到较高空间角分辨的图像。然而，由于仪器误差以及信号传播效应的影响，校准特别是相位校准(影响图像位置确定)在综合孔径成像技术中至关重要。颜毅华研究员领导的研究团队，在数年来的MUSER太阳射电图像处理过程中，发现了一种新的综合孔径望远镜阵列相位定标校准方法，在定标点源偏离原点的一般情况下，第一次获得了该偏差对综合孔径成像结果影响的通用理论公式。基于这个新公式，团队研究人员可以对MUSER观测图像进行校准，从而得到准确的太阳射电图像。颜毅华介绍，这研究不仅仅优化了当前MUSER成像校准方法，而且还对一般射电综合孔径成像理论弥补上了几十年来缺失的重要一环，使得综合孔径方法成了一个封闭的完备理论，即根据综合孔径理论本身就可以完成绝对定位。论文审稿人认为，本研究方法可以利用一个未知位置校准点源来对射电望远镜的图像进行校准，并且可以通过迭代计算出校准源具体位置，从而获取到真实的射电图像，也就是在浩瀚宇宙中给太阳“定位”。发布：2022年10月26日10:09PM

科学家开发出生产绿色氢气的更高效新方法

科学家开发出生产绿色氢气的更高效新方法这项新研究最近发表在《焦耳》（Joule）杂志上，重点关注氢气或合成气的生产，合成气是氢气和一氧化碳的混合物，可转化为汽油、柴油和煤油等燃料。科罗拉多大学博尔德分校的研究小组为第一种完全利用太阳能生产这种燃料的商业化可行方法奠定了基础。这可能有助于工程师以更可持续的方式生产合成气。该小组由化学与生物工程系教授AlWeimer领导。这项新研究的两位主要作者之一、化学与生物工程系副研究员肯特-沃伦（KentWarren）说："我的想法是，有朝一日，当你去加油站加油时，我们会有无铅汽油、超级无铅汽油和乙醇汽油等多种选择，然后还有一种太阳能燃料可供选择，这种燃料来自阳光、水和二氧化碳。我们希望它在成本上能够与从地下获取的燃料相媲美。"传统上，工程师们通过电解法生产氢气，即利用电能将水分子分裂成氢气和氧气。而该团队的"热化学"方法则是利用太阳光产生的热量来完成同样的化学反应。这种方法还能将从大气中提取的二氧化碳分子分裂成一氧化碳。科学家们之前已经证明，这种制造氢气和一氧化碳的方法是可行的，但其效率可能不足以以商业上可行的方式生产合成气。在新的研究中，研究人员证明，他们可以在较高的压力下进行这些反应，部分原因是采用了铁铝酸盐材料，这种材料相对便宜，在地球上也很丰富。这些较高的压力使研究小组的氢气产量增加了一倍多。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1382709.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1382709.htm

科学家开发出高效收集低品位热量以获取能源的创新方法

科学家开发出高效收集低品位热量以获取能源的创新方法UNIST能源与化学工程学院Hyun-WookLee教授（左）和他的研究团队。图片来源：UNIST由研究人员团队开发的突破性TREC系统利用结构振动模式，有效地将低品位热量转化为能量。这一进步可能会改变可穿戴技术和二次电池的能量转换。由蔚山国立科学技术学院(UNIST)能源与化学工程学院的Hyun-WookLee教授和Dong-HwaSeo教授共同领导的研究小组，与南洋理工大学的SeokWooLee教授合作新加坡大学在利用低品位热源（<100°C）进行高效能源转换方面取得了重大突破。他们的开创性工作重点是开发高效的热再生电化学循环（TREC）系统，该系统能够将微小的温差转化为可用能量。图1.示意图显示电池和TREC系统的不同机制。虽然电池系统（左）会损失一些存储的能量作为无法使用的能量，但TREC系统（右）可以在电池循环过程中将低品位废热能转化为电化学能。图片来源：UNIST传统的能量收集系统在有效利用低品位热源方面面临挑战。然而，TREC系统提供了一种颇有吸引力的解决方案，因为它们将电池功能与热能收集功能集成在一起。在这项研究中，研究团队深入研究了结构振动模式在增强TREC系统功效方面的作用。通过分析共价键的变化如何影响振动模式（特别是影响结构水分子），研究人员发现，即使是微量的水也会在氰化物配体的A1g拉伸模式中引起强烈的结构振动。这些振动极大地导致了TREC系统内较大的温度系数(ɑ)。基于这些见解，该团队使用钠离子水电解质设计并实施了高效的TREC系统。图2.TREC原理和PBA结构中水分子的影响。（上）去除水分子对CuHCFe结构和共价变化(-ICOHP/eV)的影响。给出了Cu─N和Fe─C键的平均-ICOHP值以及6个Fe─C键的-ICOHP值的SD。（中）水分子对氰化物配体伸缩振动模式的影响。（下）d)TREC全电池和半电池所收获的功量。低温和高温分别为10和60°C。基于O/Cu-x，全电池的电流密度设置为0.5C(30mAg−1)。图片来源：UNIST“这项研究为结构振动模式如何增强TREC系统的能量收集能力提供了宝贵的见解，”Hyun-WookLee教授解释道。“我们的研究结果加深了我们对普鲁士蓝类似物受这些振动模式调节的内在特性的理解，为改善能量转换开辟了新的可能性。”TREC系统的潜在应用非常广泛，特别是在可穿戴技术和其他存在小温差的设备中。通过有效捕获低品位热量并将其转化为可用能源，TREC系统为开发下一代二次电池提供了一条有前途的途径。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1400515.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1400515.htm

日本科学家发明一种新方法 大大降低了生产低氧钛的成本

日本科学家发明一种新方法大大降低了生产低氧钛的成本东京研究人员开发的一种新方法大大降低了生产低氧钛的成本，一旦钇污染问题得到解决，有望在工业领域得到更广泛的应用。钛是地壳中含量第九高的元素，但由于从钛矿石中提取氧气的成本较高，因此用纯钛制造的产品很少见。降低这些成本可以促使制造商在其产品中更广泛地利用钛的有益特性。现在，东京大学工业科学研究所的研究人员在最近发表于《自然-通讯》（NatureCommunications）上的一项研究中，开发出了一种程序，可以降低生产几乎完全不含氧的钛的成本。这种除氧方案可能有利于技术发展和环境的可持续发展。钛的特性与挑战钛是一种用途极为广泛的材料，因为它不仅通常能抵御化学损伤，而且坚固而轻巧。例如，与其他金属相比，钛的重量很轻，这就是为什么现代iPhone的基本框架由钛合金组成，尽管成本增加了。东京大学工业科学研究所的研究人员从高氧浓度的钛中有效地除去了氧气，这可能有助于降低这种用途广泛的金属的生产成本。资料来源：东京大学工业科学研究所遗憾的是，由于制备高纯度钛需要耗费大量能源和资源，因此生产超纯钛的成本远远高于生产钢（一种铁合金）和铝。开发一种廉价、简便的方法来制备超纯钛，并为工业和普通消费者的产品开发提供便利，正是研究人员要解决的问题。创新的除氧技术该研究的主要作者ToruH.Okabe解释说："工业大量生产铁和铝金属，但不生产钛金属，因为从矿石中去除氧气的成本很高。我们采用了一种基于稀土金属的创新技术，可以将钛中的氧去除到单位质量的0.02%。"研究人员方案中的一个关键步骤是将熔融钛与金属钇和三氟化钇或类似物质进行反应。最终得到的是一种低成本、固态、脱氧的钛合金。反应后的钇可以回收再利用。研究人员工作的一大亮点是，即使是含有大量氧气的钛废料也可以用这种方法进行处理。"我们对协议的多功能性感到兴奋，"ToruH.Okabe说。Okabe说。"缺乏中间化合物和简单明了的程序将促进工业界的采用。"与目前相比，这项工作在更有效地利用高纯度钛方面迈出了重要一步。这项工作的局限性在于，脱氧后的钛含有钇，质量含量高达1%；钇会影响钛合金的机械和化学特性。在解决了钇污染问题后，应用于工业制造将变得简单易行。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1435317.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1435317.htm