En ce qui concerne l'eau et Mars, il y a de bonnes nouvelles et de moins bonnes nouvelles. La bonne nouvelle :il y a de l'eau sur Mars ! La moins bonne nouvelle ?

Il y a de l'eau sur Mars.

La planète rouge est très froide; l'eau qui n'est pas gelée est presque certainement pleine de sel du sol martien, ce qui abaisse sa température de congélation.

Vous ne pouvez pas boire d'eau salée, et la méthode habituelle utilisant l'électricité (électrolyse) pour le décomposer en oxygène (pour respirer) et en hydrogène (pour carburant) nécessite d'éliminer le sel; un encombrant, effort coûteux dans un dur, environnement dangereux.

Si l'oxygène et l'hydrogène pouvaient être extraits directement de l'eau saumâtre, cependant, ce processus d'électrolyse de la saumure serait beaucoup moins compliqué et moins coûteux.

Les ingénieurs de la McKelvey School of Engineering de l'Université de Washington à St. Louis ont développé un système qui fait exactement cela. Leurs recherches ont été publiées aujourd'hui dans le Actes de l'Académie nationale des sciences ( PNAS ).

L'équipe de recherche, dirigé par Vijay Ramani, Roma B. et Raymond H. Wittcoff professeur émérite des universités au Département de l'énergie, Génie environnemental et chimique, n'a pas simplement validé son système d'électrolyse de saumure dans des conditions terrestres typiques; le système a été examiné dans une atmosphère martienne simulée à -33 F (-36 C).

"Notre électrolyseur à saumure martien change radicalement le calcul logistique des missions vers Mars et au-delà", a déclaré Ramani. "Cette technologie est également utile sur Terre où elle ouvre les océans en tant que source viable d'oxygène et de carburant"

A l'été 2008, Le Phoenix Mars Lander de la NASA a "touché et goûté" l'eau martienne, vapeurs de glace fondue déterrée par l'atterrisseur. Depuis, Mars Express de l'Agence spatiale européenne a découvert plusieurs mares souterraines d'eau qui restent à l'état liquide grâce à la présence de perchlorate de magnésium, le sel.

Pour vivre, même temporairement, sur Mars, sans oublier de retourner sur Terre, les astronautes devront fabriquer certaines des nécessités, y compris l'eau et le carburant, sur la planète rouge. Le rover Perseverance de la NASA est maintenant en route vers Mars, transportant des instruments qui utiliseront l'électrolyse à haute température. Cependant, l'expérience d'utilisation des ressources in situ de l'oxygène sur Mars (MOXIE) produira uniquement de l'oxygène, du dioxyde de carbone dans l'air.

Le système développé dans le laboratoire de Ramani peut produire 25 fois plus d'oxygène que MOXIE en utilisant la même quantité d'énergie. Elle produit également de l'hydrogène, qui pourrait être utilisé pour alimenter le voyage de retour des astronautes.

"Notre nouvel électrolyseur à saumure incorpore une anode pyrochlore au ruthénate de plomb développée par notre équipe en conjonction avec une cathode en platine sur carbone", a déclaré Ramani. "Ces composants soigneusement conçus, associés à l'utilisation optimale des principes d'ingénierie électrochimique traditionnels, ont permis d'obtenir ces hautes performances."

La conception soignée et l'anode unique permettent au système de fonctionner sans avoir besoin de chauffer ou de purifier la source d'eau.

"Paradoxalement, le perchlorate dissous dans l'eau, soi-disant impuretés, réellement aider dans un environnement comme celui de Mars, " dit Shrihari Sankarasubramanian, chercheur dans le groupe de Ramani et premier auteur conjoint de l'article.

"Ils empêchent l'eau de geler, " il a dit, "et également améliorer les performances du système d'électrolyseur en abaissant la résistance électrique."

Typiquement, les électrolyseurs d'eau utilisent des produits hautement purifiés, eau déminéralisée, ce qui augmente le coût du système. Un système qui peut fonctionner avec de l'eau "sous-optimale" ou salée, comme la technologie démontrée par l'équipe de Ramani, peut considérablement améliorer la proposition de valeur économique des électrolyseurs d'eau partout, même ici sur la planète Terre.

"Après avoir fait la démonstration de ces électrolyseurs dans des conditions martiennes exigeantes, nous avons également l'intention de les déployer dans des conditions beaucoup plus douces sur Terre pour utiliser des alimentations en eau saumâtre ou salée pour produire de l'hydrogène et de l'oxygène, par exemple par électrolyse de l'eau de mer, " dit Pralay Gayen, un associé de recherche postdoctoral dans le groupe de Ramani et également un premier auteur conjoint de cette étude.

De telles applications pourraient être utiles dans le domaine de la défense, créer de l'oxygène à la demande dans les sous-marins, par exemple. Il pourrait également fournir de l'oxygène lorsque nous explorons des environnements inexplorés plus près de chez nous, dans la mer profonde.

Les technologies sous-jacentes permettant le système d'électrolyseur à saumure font l'objet d'un dépôt de brevet auprès du Bureau de la gestion de la technologie et sont disponibles pour une licence auprès de l'université.