火星の塩水をそのまま電気分解して酸素と水素を作り出す技術 image by:ESA
火星に水がある。それ自体は喜ばしいことである。今後の有人計画を進める上で有利なことだろう。だが残念なことに火星は極寒の地である。そうした環境でも凍っていない水というのは塩分濃度がとてつもなく高いのだ。
塩水を飲料水として利用するにしても、「電気分解」して酸素（もちろん呼吸用）と水素（燃料）を作るにしてもまずは塩分を除去しなければならない。これをやるには多大なコストと手間がかかる。
そこで今回、塩水をそのまま電気分解して酸素と水素を入手する技術が考案された。この技術は地球の海の塩水にも応用可能だという。
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マイナス36度の環境で塩水を直接電気分解
アメリカ、セントルイス・ワシントン大学のエンジニアグループは、塩水をそのまま電気分解して酸素と水素を入手する装置を考案した。
しかもただ塩水を電気分解できるだけではない。マイナス36度の火星に近い環境であっても利用することができるのだ。
一般に電気分解するには、不純物が含まれておらず、脱イオン化された水が必要なため、それがコストを押し上げる。だが新しい装置は最適な水でなくても利用できるために、大幅にコストを削減することができる。これは火星だけでなく、地球においてもメリットがあることだという。
「火星の塩水を電気分解する装置は、火星やそれよりもっと遠い場所へのミッションにおけるロジスティクスを劇的に変えるでしょう。また地球でも有効で、海を酸素源と燃料源にする道が開ます」と、ヴィジャイ・ラマニ教授は語る。
Lujendra Ojha、Jacob Buffo、Suniti Karunatillake、Matthew Siegler [2020]
既存のシステム比25倍の生成力
たとえ一時的であるとしても火星で生活し、さらに地球に帰還するには、水や燃料といった資源を現地調達する必要がある。
現在火星へ向かっているNASAの火星探査機「パーサヴィアランス」に搭載されている「MOXIE（Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment）」という装置は、大気に含まれる二酸化炭素を酸素に変換することができる。
7 Minutes of Terror: How Perseverance Will Land on Mars
ラマニ教授らが開発した塩水電気分解装置は、ルテニウム酸鉛パイロクロニアの陽極とプラチナ入りの炭素陰極を特徴としており、同じ電力でMOXIEの25倍の酸素を発生させ、さらに水素まで作り出すことができる。
火星探査での利用だけでなく、たとえば潜水艦に搭載して、地球の海水から酸素を補給しながら深海底の調査を進めるといったことも可能であるそうだ。
この研究は『PNAS』（11月30日付）に掲載された。
References:New tech can get oxygen, fuel from Mars's salty water/ written by hiroching / edited by parumo
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コメント
1. 匿名処理班
未来の火星の姿を見たくても、絶対に見ることも知ることも出来ないと思うと悲しいな。
2. 匿名処理班
原子力潜水艦にも水の浄化装置あるが構造上水の味は非常にまずい
こいつを使うと陸地と同じような味の水飲めるかもしれん
3. 匿名処理班
原子力潜水艦でやってるんだけど、それより効率がいいんだろうね、あと電気分解した淡水は塩分は除去されてるけどかなり不味いんだってね（飲むために味を調整するんだって）、その辺も良くなってるのかな？
4. 匿名処理班
海水で動く車とか作れそう
5. 匿名処理班
水素自動車ワンチャンある？
6. 匿名処理班
これでまた有人火星探査に一歩近づきましたね。
あとは電力や建築素材や食べ物の現地調達方法か…。
7. 匿名処理班
理科の実験でやった気がする
8. 匿名処理班
火星でやる前に、地球で実用化しろよ
太陽光発電前提ならば、エネルギー問題が相当改善するぞ
9. 匿名処理班
宇宙ステーションではフィルターで
お〇っこを真水に変えて
飲料水にしてるらしいけど
嫌な人間もいて水を食料と一緒に
持ってきてる人もいるんだとか
多分味も悪いんだと思う
ミネラル分はまず0％に近いだろう
10. 匿名処理班
小学校で電気分解を習った時は、真水に塩（電解質）を加えて実験したけど、
塩は必ずしも電気分解を助けるわけではないのね……。
11. 匿名処理班
※8
既存のエネルギー資源にまつわる利権が問題
12. 匿名処理班
ちょっと記事が何言ってるかわかりません。
「不純物が含まれておらず、脱イオン化された水が必要」……これって、水と塩があるときの話ではないでしょうか？塩水なら Na と Cl がそれぞれイオン化した状態になってると習ったような気がするんですけど。で、電圧をかけるとそれぞれが極性に応じて電極に引っ張られて電極のところでプラスのところで塩素ガス、マイナスのところで水素ガスがでて、残る水が NaOH の溶けた水酸化ナトリウム水溶液になるという話だったと思います。もしかして、このうちの塩素を抜いて水酸化ナトリウム溶液にしてから水素と酸素を取り出すってことなのでしょうか。
どうにもよくわかりませんでした。
※8
おそらく、地球でやるならもっと安い方法があるってことだと思います。火星の環境ではこちらのほうが有利なのではないかなと。
13. 匿名処理班
海底都市みたいなのが実現出来たら活用されそうな技術だな
残るはずの塩はどうなるのかわかんないけど
14. 匿名処理班
既に同じ様なシステムはあって、これは火星という超極限状態だからこそ背に腹は代えられんということで活かされる技術なんだろうが、ただ、水問題がこれだけ極まってきてる地球上でも、それが将来的に効率良く回るシステムなら、ちょっとしたブレークスルーにはなるんじゃないかな。
水素発電にせよ、貧困地の水問題にせよ、海水という膨大過ぎるほどの資源をかつてないレベルで有効活用できるなら、コスト云々言って諦観するより、全然期待できる技術だと思うよ。
15. 匿名処理班
火星の話なんかしてないで地球の砂漠化を止めろや
16. 匿名処理班
中国への牽制も含めてNASAはまた月を目指しているから
火星チームは話題にしてもらうために大変なのよ
17. じょん・すみす
※3
原潜だと電源が十分にあるから、電気分解とか
色々と出来るんだよね。
ただそれで出来る水は”純水”だから、飲んでもまずいんだろうね。
18. 匿名処理班
※10
電気分解された結果として行き場を失った塩が
電極の表面に付着してくるので電気分解の
邪魔をしてしまうのです。
この記事の技術がソレをどう回避してるのか
今ひとつ読み取れませんでしたが。
19. 匿名処理班
※1
コールドスリープにいっちょ賭けてみようず
20. 匿名処理班
※12
塩水を電気分解すると塩素ガスと水素がでる。塩素ガスではなくて酸素が欲しい（人間は塩素を吸えない）のでそのままでは使えない。
陽極に鉛ルテニウムパイロクロアを、陰極にプラチナを使うことで塩素ではなく酸素を得る技術。具体的な内容は特許出願中のため非公開。
21. 匿名処理班
何らかの熱源で水を蒸留してから電気分解した方が早い気もするが…
22. 匿名処理班
でも凍ってるんだよね
23. 匿名処理班
※20
開設ありがとうございます。
私は ※12 なんですけど、前半までは習った内容でよくわかるんですが、後半の解説でやっと理解できました。塩素ガスでるしおかしいなぁと。
ということは、 Na と HCl ということで、塩酸と金属ナトリウムか、 NaCl と H で塩水が濃くなって、水素と酸素が取り出せるのかな。いずれにせよ、酸素を抜き出せるなら画期的ですね。
24. 匿名処理班
アラレちゃんの燃料のロボビタンAは海水が原料だったな