de.wedoany.com-Bericht: Eine neuartige Elektrolyseur-Technologie, die vom Southwest Research Institute (SwRI) und der University of Texas at San Antonio (UT San Antonio) gemeinsam entwickelt wurde, hat eine entscheidende Prüfung der US-amerikanischen Luft- und Raumfahrtbehörde (NASA) bestanden und die Zulassung für Parabelflugtests erhalten. Das Projekt zielt darauf ab, die Leistungsfähigkeit einer Elektrolyseeinrichtung namens „Mars Atmosphere Consumable Synthesis Reactor“ (MARS-C) in einer Umgebung mit reduzierter Schwerkraft zu bewerten.
MARS-C ist eine Technologie zur Nutzung von Ressourcen vor Ort (In-Situ Resource Utilization, ISRU), die von Shrihari Sankarasubramanian, Assistenzprofessor am Fachbereich Biomedizinische und Chemische Verfahrenstechnik der UT San Antonio, mit Unterstützung der NASA entwickelt wurde. Die Technologie wandelt simulierte Mars-Sole und Kohlendioxid durch Anlegen einer Spannung elektrochemisch in Sauerstoff, Ethanol und andere Kohlenwasserstoffe um. Ziel ist es, mithilfe lokaler Mars-Ressourcen Treibstoff, Sauerstoff und andere lebenserhaltende Verbindungen für einen langfristigen menschlichen Aufenthalt zu produzieren. Ähnliche Technologien könnten auch auf dem Mond und anderen Himmelskörpern eingesetzt werden.
Das Projekt wird gemeinsam von Kevin Supak, Projektmanager in der Abteilung Fluidtechnik bei SwRI, und Sankarasubramanian geleitet. Das Team baute die prototypische elektrochemische Zelle zu einer Nutzlast um, die sechs Zellen umfasst und 3 × 7 Fuß misst. Jede Zelle ist in einer versiegelten Box untergebracht, in der die Umgebungsfeuchtigkeit kontrolliert und die Marstemperatur mithilfe einer thermoelektrischen Wärmepumpe simuliert wird.
„Die Nutzlast ist bereit für den Flug in einem Flugzeug, das ein parabolisches Profil fliegt. Wir haben der NASA nachgewiesen, dass Design, Verfahren und Sicherheitsaspekte die Anforderungen für die Durchführung von Parabelflugtests erfüllen“, sagte Supak. „Dies wird die erste Demonstration eines Elektrolyseurs sein, der unter Marsumgebungsbedingungen arbeiten kann – bei einem Drittel der Erdanziehungskraft, niedrigeren Temperaturen und geringerem Atmosphärendruck.“
SwRI und UT San Antonio werden MARS-C in einer Reihe von Parabelflügen testen. Parabelflüge erzeugen durch die freien Fallphasen in einer bogenförmigen Flugbahn Bedingungen mit geringer Schwerkraft, sodass die Nutzlast für jeweils etwa 15 bis 20 Sekunden Mond-, Mars- oder Schwerelosigkeitsniveaus ausgesetzt ist. Diese Methode baut auf früheren Arbeiten von SwRI zu Siedeprozessen unter reduzierter Schwerkraft in Parabelflügen auf, die gezeigt haben, dass eine geringere Schwerkraft die Blasendynamik an der Oberfläche und damit die Gasproduktionsrate beeinflusst.
Während der Tests werden die Elektrolysezellen betrieben, um Ethanol und andere Kohlenwasserstoffe zu produzieren, und Kameras zeichnen die Gasansammlung an den Elektrodenoberflächen auf. Betriebsgeräte überwachen zudem den Strom in den Zellen. Nach dem Flug entnimmt das Team Treibstoffproben aus den Zellen und misst deren Kohlenwasserstoffgehalt, um die Treibstoffausbeute in Abhängigkeit vom Schwerkraftniveau zu quantifizieren. „Durch die Qualifikation für diesen Parabelflug werden wir verstehen, wie sich der Kohlenwasserstoff produzierende Elektrolyseur unter Mars-Schwerkraftbedingungen verhält“, sagte Sankarasubramanian. „Die daraus gewonnenen Erkenntnisse werden uns helfen, das Systemdesign und die Leistung zu verbessern, sodass MARS-C möglicherweise für die Lebenserhaltung von Astronauten und die Produktion chemischer Produkte auf dem Mars eingesetzt werden kann.“
Das Projekt wird durch den TechLeap Prize der NASA unterstützt, der darauf abzielt, zukünftige Missionen durch die Förderung von Lösungen zur Behebung technischer Engpässe zu unterstützen. Das Projekt erhält zudem Unterstützung vom Programm „Research Partnership Connections“ (Connect), das die Zusammenarbeit zwischen SwRI und UT San Antonio fördert. Darüber hinaus wird das Projekt von der Klesse School of Engineering and Integrated Design (KCEID) der Universität sowie dem Center for Space Technology and Operations Research (CSTOR) unterstützt und durch das Forschungsbüro der University of Texas at San Antonio und das Southwest Research Institute finanziert.
