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 unumgänglich.
Dazu könnten 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 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.
Dabei verfolgen wir zwei Ansätze:
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 anschließend 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 maßgeschneiderten Eigenschaften. Das Projekt wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert.
Auflösen und abscheiden
In einem weiteren Ansatz werden die Metalloxide aus dem Regolith zunächst in den Salzschmelzen gelöst und die gelösten Metallionen anschließend elektrochemisch an der Kathode abgeschieden. Auch hier können 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-geförderten Exzellenzcluster “Die Marsperspektive”
