Учёные из Нанкинского университета создали электрохимическое устройство, способное разлагать углекислый газ на углерод и кислород. Этим открытием можно воспользоваться при освоении космоса, особенно на Марсе, а также в других сложных средах: например, на дне океана или в системах очистки воздуха.
Революционная технология получения кислорода
До сих пор добыча кислорода из CO₂ представляла собой сложные процессы, зачастую требующие строгого соблюдения температурных и давлениевых условий. Ученые много лет стремятся воспроизвести искусственно естественный процесс фотосинтеза, в ходе которого растения преобразуют CO₂ в кислород под воздействием света и водорода. Однако эти попытки оставались безуспешными из-за ряда технических трудностей.
Используя инновационный электрохимический метод, китайским учёным удалось преодолеть эти трудности. Устройство основано на процессе с использованием лития в качестве промежуточного продукта и нанометрического катализатора из рутения и кобальта. Выход кислорода превышает 98,6%, что значительно выше показателей естественного фотосинтеза.
Как работает эта технология?
Разработанное китайскими специалистами устройство призвано разделять CO₂ на составляющие. При подачи на катод системы определённого количества углекислого газа запускается двухэтапная химическая реакция.
Реакция диоксида углерода с литием приводит к образованию твердого соединения – карбоната лития.
На втором этапе, электрокаталитическое окисление преобразует карбонат лития в оксид лития (Li₂O) и элементарный углерод. Оксид лития далее восстанавливается до ионов лития, выделяя при этом кислород.
Эта методика позволила учёным получить поразительные результаты, которые превосходят имеющиеся способы и открывают возможности для широкого использования.
Важный актив для освоения космоса
Это открытие может быть очень полезно при освоении космоса. Марсианская атмосфера почти полностью состоит из углекислого газа, а давление в ней значительно ниже земного. Возможность получать кислород из марсианского CO₂ станет большим плюсом для будущих пилотируемых полётов на Красную планету.
В своем Ученые испытали устройство в среде, имитирующей условия Марса, с использованием газовой смеси из аргона и низкой концентрации CO₂. Исследователи полагают, что эта технология может революционизировать производство кислорода для космонавтов в космосе.
Инновация с земным применением
Это открытие полезно не только в космосе, но и на Земле. Одно из применений — очистка воздуха в закрытых пространствах, таких как подводные лодки или космические станции. Преобразуя углекислый газ в чистый кислород, устройство может стать эффективным средством выживания в экстремальных условиях.
Этот метод также может способствовать снижению выбросов CO₂ от промышленных предприятий. Захватывая и непосредственно превращая углекислый газ в твердый углерод и кислород, он может стать инструментом уменьшения углеродного следа заводов и электростанций.