新型光电化学装置：太空中的高效氢气和氧气生产新途径

为解决当前国际空间站上氧气发生器组件（OGA）和二氧化碳还原组件低效、易老化发生故障等问题，由英国华威大学科研人员参与的研究测试了光电化学装置（PEC），整合了光吸收、电荷分离、转移和催化的功能，使其能够在微重力环境下以陆地装置的效率生产氢气，并能将水分解的温度降到更低。在此之前，PEC用于光辅助方式从二氧化碳生产氢气和碳基燃料。

研究发现，月球辐照度下的PEC水分解装置（串联装置>20 mA cm-2）拥有非常高的氢气和氧气生产能力，而基于火星辐照度下的PEC CO2R装置（串联装置<9 mA cm-2）需要与太阳能聚光器耦合，才能克服火星上固有的低太阳辐照度，生产氧气并将二氧化碳转化为燃料。

这些集成系统具有在太空直接使用太阳能的优势，为火箭提供动力，补充生命支持系统。相关研究成果发布在《自然通讯》期刊上。

这项研究的主要创新点在于：

1. 整合了光吸收、电荷分离、转移和催化的功能，使得PEC能够在微重力环境下以陆地装置的效率生产氢气。这意味着在太空中，我们可以利用太阳能来产生氢气，从而替代传统的化学反应过程。
2. PEC可以将水分解的温度降低，这意味着我们可以在更低的温度下进行水分子分解，提高设备的工作效率。
3. 在月球和火星等低地球轨道卫星上，由于太阳辐射强度较低，传统的光伏发电技术可能无法满足需求。然而，这项研究表明，即使在这样的条件下，PEC也可以有效地产生氢气和氧气。这对于未来的太空探索任务具有重要意义。
4. 集成系统可以利用太阳能直接为火箭提供动力，同时还可以为宇航员的生活提供所需的氧气。这不仅可以节省资源，还有助于减少对地球资源的需求。

这项研究为未来太空探索提供了新的解决方案，有望改变我们在太空中的生活和工作方式。