• <nav id="qqyqe"><nav id="qqyqe"></nav></nav>
    <nav id="qqyqe"><strong id="qqyqe"></strong></nav>
  • <nav id="qqyqe"><nav id="qqyqe"></nav></nav>
    • 論文
    主辦單位:煤炭科學研究總院出版傳媒集團、中國煤炭學會學術期刊工作委員會

    【前沿】月壤原位利用技術研究進展

    2021-10-22

      月球礦物資源的原位利用技術是月球基地建立和后續深空探索的基礎。由于月球特殊環境及地月運輸成本的限制,現有礦冶技術難以直接應用于月球礦物的原位開發。


    各國的科研人員圍繞月球礦物資源原位利用方向開展了卓有成效的研究工作,發展了幾種極具應用潛力的技術。這些方法可分為材料化成型和提取冶金兩類,其中材料化成型工藝如燒結法、3D 增材制造法等,主要用于將月壤直接材料化成型以制備月球基地建材。提取冶金工藝包括碳/氫化學介質還原法、電解還原法以及真空熱解法等,可生產月壤礦物對應的金屬單質或其低價氧化物,并獲得氧氣。


    一個由上海大學材料科學與工程學院、中科院微小衛星創新研究院的科研人員組成的研究團隊概述了已有月壤原位利用技術如的一般原理、基本過程、熱力學動力學基礎及近期研究進展,同時探討了這些方法的一些優缺點,并展望了其在月球礦物原位利用上的應用前景。相關研究成果發表于《工程科學學報》。


      國內外開展的針對月壤風化層的資源原位利用技術可分為材料化成型和提取冶金兩類。


    材料化成型是以熔融再硬化或壓制等各種成型技術實現對月壤的成型并制備材料。提取冶金聚焦于利用化學機理提取月壤中的氧氣、金屬、低價金屬氧化物,通過使用各類化學介質、特殊還原物質或高溫手段實現對月壤中物質的提取和分離。


    研究最后指出:


      (1) 月球特殊環境對相關技術的研發和應用有較大的影響。月壤粒度較小且礦相復雜,主要蘊含的氧化物是目前地球上已得到廣泛利用的礦物。其中SiO2、FeO、Al2O3、TiO2、CaO 等可作為未來月球資源原位利用和月球基地建設的重要原材料。


      (2) 現階段的材料化利用方法中,直接燒結法、3D 增材制造法、熔融月壤制備玻璃纖維等方法難以在月球環境條件下滿足高效率、低成本、易操作等需求。其中直接熔融月壤制備玻璃纖維法是較具前景的原位利用手段,但在月球環境下的適用性仍有待進一步驗證。此外,激光3D 打印和太陽光聚焦3D 打印可充分利用月球的太陽能資源,但技術成熟度水平較低。


      (3) 月壤提取冶金方面,化學介質還原法中的氣基還原技術對于月壤含鐵礦物有較好的提取效果。以水電解制氫為基礎的氫冶金技術可直接制備金屬和氧氣,是較具前景的原位利用技術。氟化法的氧氣制備效率較高,如能進一步提高氟循環效率,可能發展為一種重要的氧氣制備手段。電解法工藝成熟且對原料適應性高,理論上可以還原風化層中的任何金屬氧化物,但該技術與實現應用仍有較大差距,需進一步提升電流效率并不斷改良惰性陽極材料。真空熱解法對月球環境適應性高,其中激光熱解法具有技術原理簡單、設備易操作、對原料要求低,月球環境適應性好等優點。是極具潛力的月球原位冶金技術。當前激光熱解技術發展仍面臨一些亟待解決的問題:


    (a)難以實現均勻的激光燒蝕區溫度,熱解所需的高溫條件較難控制而影響熱解效率;


    (b)分解后形成的氧原子及金屬離子在降溫過程中會發生重新結合的現象,降低了分解效率,需研發高效的產物分離技術。隨著激光熱解技術的發展,未來有望對原料目標實現穩定可控的持續超高溫加熱,提升熱解效率。同時可借鑒不同的物理分離手段,如外加電磁場等方法實現金屬原子和氧原子的高效率分離和收集。此外,產物收集系統的設計和完善也是月壤真空熱解技術亟待解決的關鍵點之一。


      目前國內外針對月壤資源的原位利用技術已開展了大量研究工作,但由于月球環境條件特殊等問題,部分技術對月球環境的適用性較難驗證。月球的超高真空和微重力特點可為資源的原位利用提供無氧反應環境,無容器生產和冶煉等優勢,但也提升了部分技術的實施難度。大溫差、宇宙射線強輻射給材料及產物穩定性帶來了不確定因素。長遠來看,可考慮同時發展月壤提取冶金技術與月壤材料化成型技術,形成原料制備、構架制造的生產鏈,未來實現對月壤資源的規?;?、連續化、模塊化利用。




      責任編輯:宮在芹
    今日專家
    亮點論文

    海洋在經濟社會發展全局中的戰略地位日益凸顯,但也面臨資源約束趨緊、環境污染嚴重、生態系統退化的嚴峻形勢,因而建立海洋資源環境承載能力監測預警機制刻不容緩。文章介紹了海洋資源環境承載能力理論與測度方法探索研究的階段性進展,初步構建了基于“驅動力-壓力-狀態-影響-響應”(DPSIR)理論的承載力模型,通過評估海洋資源環境系統進入不可持續過程時的閾值或閾值區間,建立沿??h級行政區海洋資源環境承載能力的指標體系和評估預警方法,并在京津冀海域開展試評估,結果表明海洋生態退化、岸線過度開發、海域環境污染受損、天然漁業資源衰退是影響河北和天津近岸海域資源環境承載能力的四大主要因素。未來應進一步深化海洋資源環境承載能力測度方法研究和建立監測預警機制,科學客觀評估測度可持續發展水平,探尋疏解沿海地區承載壓力、增強承載能力的有效途徑。


    今日企業

    主辦單位:煤炭科學研究總院出版傳媒集團 中國煤炭學會學術期刊工作委員會

    ©版權所有2015 煤炭科學研究總院出版傳媒集團 地址:北京市朝陽區和平里青年溝東路煤炭大廈 郵編:100013
    京ICP備05086979號-16  技術支持:云智互聯
    足恋玩丝袜脚视频网站免费,黑人巨大跨种族video,我与少妇的高潮刺激野外情,强行扒开双腿猛烈进入
    <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <文本链> <文本链> <文本链> <文本链> <文本链> <文本链>