Mondfähre in der Landeplatz-Bauphase (Illustration: masten.aero)

Beim Projekt In-Flight Alumina Spray Technique, das in Zusammenarbeit mit Honeybee Robotics http://honeybeerobotics.com , der Texas A&M University http://tamu.edu und der University of Central Florida http://ucf.edu entstand, ist vorgesehen, in den Abgasstrahl der Landetriebwerke keramische Partikel (Aluminiumoxid) zu sprühen, die sich in der Hitze verflüssigen und auf die Mondoberfläche prallen. Hier verfestigen sie sich und binden dabei den Mondstaub, sodass eine feste Landefläche entsteht. Darauf kann die Fähre niedergehen, ohne Partikel aufzuwirbeln. Auch beim späteren Start wird so die Sicherheit verbessert.

Schmelzende Keramikpartikel

Die US-Raumfahrtagentur NASA will im Rahmen des Artemis-Programms erstmals seit 1972 wieder Menschen auf den Mond befördern. Wann genau ist offen, der ursprüngliche Termin 2024 ist nicht mehr haltbar. Die Entscheidung, welche Fähre eingesetzt wird, um auf dem Mond zu landen, ist bereits gefallen. Vorgesehen ist dafür eine spezielle Version des SpaceX.

Nach den Masten-Vorstellungen sollen Keramikpartikel in die Abgasfahne gesprüht werden, die einen Durchmesser von 0,5 Millimetern haben. Sie verfestigen einen Landeplatz mit einem Durchmesser von Sechs Metern. Dafür sind 19 Kilogramm Keramikpartikel vorgesehen. Sie bilden innerhalb von zehn Sekunden eine feste Schicht mit einer Dicke von nur einem Millimeter. Die Fähre soll dann noch 2,5 Sekunden lang schweben, bis sich der frisch gebaute Landeplatz abgekühlt hat.

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Satellit: Dafür sind reversible Brennstoffzellen interessant (Foto: NASA, unsplash.com)

Effektive Umkehrbarkeit

Wie ihr Name schon andeutet, können reversible Brennstoffzellen ihre Funktionalität umkehren. Im Brennstoffzellen-Modus produzieren sie aus Wasserstoff und Sauerstoff elektrische Energie, Wärme und Wasser. Wenn man aber quasi einen Schalter umlegt und das Gerät mit überschüssigem Strom aus einer anderen Quelle versorgt, arbeitet es als Elektrolyseur. Das heißt, es spaltet Wasser in Wasser- und Sauerstoff auf, um so Energie zu speichern. Wie gut diese funktionelle Umkehrbarkeit ist, hängt dabei eben davon ab, ob der Katalysator an der Sauerstoff-Elektrode auch wirklich beide Aufgaben effektiv erfüllen kann.

Als Maß eben dafür nutzen die Forscher einen „Bifunktionalitätsindex". „Wir wollen, dass dieser niedrig ist. Im Idealfall null", erklärt Sharma. In der Praxis ist das zwar nicht zu schaffen. Doch der neue Katalysator, der neben Platin und Blei unter anderem auch Ruthenium und Sauerstoff enthält, drückt den Index immerhin auf 0,56 Volt. Das sei dem Team zufolge sehr niedrig im Vergleich zu den bekannten Werten anderen Katalysatoren. Für einen Zyklus aus Hin- und Rückwandlung erreicht die reversible Brennstoffzelle des Teams somit eine Energieeffizienz von 75 Prozent, den Forschern zufolge ein Rekordwert.

Weltraum-Technologie

An derartigen reversiblen Brennstoffzellen wird beispielsweise auch im Forschungszentrum Jülich https://www.fz-juelich.de, bei Sunfire https://www.sunfire.de und im südkoreanischen Forschungszentrum KIST https://kist_school.kist.re.kr gearbeitet. Denn sie sind beispielsweise für die Raumfahrt interessant, wo es Platz und Gewicht spart, wenn ein Gerät zwei Aufgaben erfüllt. Dort dient Strom aus Solarzellen dazu, Wasser aufzuspalten. Der Sauer- und Wasserstoff werden dabei eingefangen, um damit Strom zu erzeugen, wenn die Solarmodule zu wenig liefern. Doch auch für Drohnen oder U-Booten können reversible Brennstoffzellen gute Dienste leisten.

 

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