在探索宇宙的征途中，宇航员面临的一个长期挑战是如何在微重力条件下有效地生产氧气。传统上，国际空间站依赖庞大且能耗高的设备，通过电解水的方式分离氧气和氢气。然而，在资源宝贵的太空环境中，这种方法的效率显然无法满足长期太空探索的需求。
近日，一个由英国华威大学、德国不来梅大学ZARM研究中心和美国佐治亚理工学院组成的国际科研团队，为这一难题带来了创新的解决方案。他们利用简单的磁铁，设计出一种无需额外动力即可在电解过程中自动分离氧气气泡的系统。这一发现的关键在于磁力的巧妙运用，它解决了微重力环境下气泡附着电极导致的效率低下问题。
研究人员通过磁场与电解电流及水的相互作用，引导气泡到达收集点或利用旋转实现分离，模拟了离心机的效果，却无需笨重的机械设备。ZARM研究中心的卡特琳娜·布林克特教授指出：“我们成功证明了，无需离心机或任何机械部件，甚至无需额外动力，就能从液态电解质中分离出氢气和氧气。这是一个完全被动、低维护的系统。”
在不来梅坠落塔和实验室的早期测试中，该系统展现出了显著的效果，氧气收集效率最高提升了240%，其工作效率几乎与地面设备相当。这一突破为开发更轻便、更可靠的生命支持系统奠定了坚实基础，是实现人类在地外环境可持续探索的关键一步。
这项研究成果背后是四年的合作努力。佐治亚理工学院的阿尔瓦罗·罗梅罗-卡尔沃于2022年首次提出这一构想，并完成了初步的计算模拟，随后开发出了利用磁效应分离水中氧气的系统。为了验证这一理论，华威大学和ZARM团队设计了适用于微重力条件的电化学和光电化学实验装置。
“通过在ZARM进行多次坠落塔实验，我们验证了磁浮力效应在电解槽相分离中的作用，部分电极材料正是由华威大学提供的。”华威大学的博士研究员绍米卡·萨拉瓦纳巴万表示，“我为自己能推动地外可持续能源技术的发展而感到自豪。”
接下来，研究团队计划通过亚轨道火箭飞行，进一步验证该技术在真实太空环境中的性能。一旦成功，这块小小的磁铁将极大地简化太空中的氧气生产过程，让宇航员的呼吸变得更加轻松。
这项研究得到了德国航空航天中心、欧洲航天局及美国国家航空航天局的资助，相关成果已发表在《自然-化学》期刊上。
