Новое революционное устройство может стать ключом к выживанию человека на Марсе

Исследователи из Нанкинского университета в Китае разработали электрохимическое устройство, способное напрямую расщеплять углекислый газ (CO₂) на углерод и чистый кислород. Это крупное научное достижение, которое может сыграть ключевую роль в освоении космоса, особенно на Марсе, а также в других экстремальных условиях, например, на морском дне или в системах очистки воздуха.

Революционная технология получения кислорода

До сих пор получение кислорода из CO₂ требовало сложных процессов, часто ограниченных жесткими условиями температуры и давления. Ученые давно пытаются искусственно воспроизвести естественный фотосинтез — процесс, в ходе которого растения превращают CO₂ в кислород под действием света и водорода. Но эти попытки оказались неэффективными из-за множества технических ограничений.

С помощью нового подхода китайским исследователям удалось обойти эти трудности, используя инновационный электрохимический метод. Их устройство основано на процессе с использованием лития в качестве промежуточного продукта и нанометрического катализатора на основе рутения и кобальта. Результат: выход кислорода составляет более 98,6%, что значительно превышает показатели естественного фотосинтеза.

Как работает эта технология?

Устройство, разработанное китайской командой, предназначено для разделения CO₂ непосредственно на его основные компоненты. Когда на катод системы подается некоторое количество углекислого газа, происходит химическая реакция, состоящая из двух этапов:

- Образование карбоната лития (Li₂CO₃): CO₂ реагирует с литием, образуя твердое соединение.

- Получение кислорода и углерода: на втором этапе, включающем электрокаталитическое окисление, карбонат лития превращается в оксид лития (Li₂O) и элементарный углерод. Затем оксид лития снова превращается в ионы лития, выделяя в качестве побочного продукта газообразный кислород.

Используя эту методику, исследователи добились впечатляющих результатов, превосходящих существующие методы и открывающих путь для многочисленных применений.

Важный актив для освоения космоса

Одним из самых многообещающих аспектов этого открытия является его потенциал для освоения космоса. В частности, атмосфера Марса более чем на 95% состоит из CO₂, а давление в ней гораздо ниже, чем на Земле. Возможность извлекать кислород непосредственно из CO₂ окружающей среды представляет собой значительное преимущество для будущих пилотируемых миссий на Красную планету.

В своем пресс-релизе ученые сообщают, что они уже протестировали свое устройство в среде, имитирующей условия Марса, используя газовую смесь, состоящую из аргона и низкой концентрации CO₂. Хотя точные результаты эксперимента еще не опубликованы, исследователи считают, что эта технология может произвести революцию в производстве кислорода для космонавтов в космосе.

Инновация с земным применением

Это открытие может найти применение не только в космической отрасли, но и на Земле. Одно из потенциальных применений — очистка воздуха в замкнутых пространствах, таких как подводные лодки или космические станции. Преобразуя CO₂ в чистый кислород, это устройство может стать эффективным решением для систем выживания в экстремальных условиях.

Кроме того, этот метод может помочь в борьбе с промышленными выбросами CO₂. Улавливая и непосредственно преобразуя углекислый газ в твердый углерод и в кислород, он может стать частью усилий по сокращению углеродного следа заводов и электростанций.

Источник: Новая наука