Ученые предлагают решать проблемы с переработкой углекислого газа и обеспечения космических кораблей и станций энергией и топливом с помощью фотоэлектрохимических устройств. По принципу действия они похожи на фотосинтез, который происходит в клетках растений, но значительно компактнее и экономичнее.
Энергия и кислород в космосе
Ученые из Уорицкого университета недавно опубликовали в журнале Nature Communications статью, в которой описали путь к обеспечению космических кораблей и станций на Луне и Марсе кислородом, электроэнергией и топливом. Все это предлагается добывать с помощью лишь одного не слишком большого устройства.
Речь идет об устройствах, которые работают на основе фотоэлектрохимических явлений. Сами разработчики сравнивают их с фотосинтезом в земных растениях, хотя по сравнению с ними разрабатываемые установки будут значительно эффективнее.
Они должны решить три основные проблемы, с которыми будет сталкиваться каждая автономная среда с людьми: наличие в воздухе кислорода, а не углекислого газа, электроэнергии для приборов и топлива, чтобы двигаться.
«Исследование человеком космоса сталкивается с теми же проблемами, что и переход к зеленой энергетике на Земле: и то, и другое требует устойчивых источников энергии. Поскольку солнечный свет настолько доступен в космосе, мы показали, как этот источник можно использовать для сбора энергии — подобно растениям на Земле — для систем жизнеобеспечения для длительных космических путешествий. Эта технология может обеспечить достаточное производство кислорода и переработки углекислого газа на Луне и Марсе», — говорит Катарина Бринкерт, одна из авторов исследования.
Искусственный фотосинтез в установках
В статье достаточно подробно рассказывается, что же будет происходить в установках под действием солнечного света. В первую очередь — разложение воды на кислород и водород. При этом последний превращается в ионы, то есть от его атомов отрываются электроны.
Далее реакция идет тремя путями. Часть ионов водорода присоединяет электроны и превращается в атомарный водород, который можно использовать как топливо или присоединить к нему кислород и снова получить воду. Часть водорода вступает в реакцию с углекислым газом и образует угарный газ и воду.
Наконец, значительная часть ионов водорода вступает в реакцию с углекислым газом и превращается в метан и воду. В результате этого процесса также возникает разница потенциалов, которую можно использовать для генерации электрического тока, просто проложив провод между различными участками установки.
По материалам phys.org.
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!
Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine
