01/12/2020

Ученые разработали метод получения кислорода и водорода из жидкого солевого раствора в условиях марсианских озер с помощью электролиза

Особенностью эксперимента стало использование оксида свинца-рутения в качестве электрокатализатора выработки кислорода, пишет nplus1.ru. Выработка кислорода с помощью такой установки оказалась в 25 раз энергоэффективнее, чем в случае MOXIE, запущенной к Красной планете в рамках миссии «Марс-2020», а размер и вес устройства для жизнеобеспечения на основе описанной технологии будет меньше, чем у аналогов. 

Атмосфера Марса разряжена и на 95 процентов состоит из углекислого газа, а перепады температур превышают 100 градусов Цельсия при средней температуре минус 63 градуса. Поэтому колонизация планеты невозможна без создания системы жизнеобеспечения, которая бы в таких суровых условиях смогла бы обеспечить людей кислородом для дыхания и топливом (к примеру, водородом) для энергообеспечения и, в идеале, обратного полета. Для решения первой задачи в NASA создали MOXIE (Mars Oxygen ISRU Experiment) — экспериментальную установку для получения кислорода из атмосферного углекислого газа путем электролиза. Для проверки эффективности такого метода в полевых условиях установка стала частью марсохода «Персеверанс» (Perseverance), запуск которого осуществили 30 июля 2020 года в рамках миссии «Марс-2020».

Альтернативным источником не только кислорода, но и водорода на Марсе может стать вода, первые прямые доказательства существования которой на Красной планете были получены еще в 1971 году. Особо привлекательными для использования в прикладных целях, однако, были бы запасы соленой воды, примеси в которой позволили бы ей оставаться в жидком состоянии даже при низких температуре и давлении. Первые следы такого рассола (жидкого соляного раствора) с перхлоратом магния в качестве основного компонента обнаружили на Марсе в 2015 году, а в 2018 году под полярным льдом планеты нашли водоем диаметром около 20 километров, которой мог образоваться из-за вулканической активности. Позже планетологи подтвердили, что такие озера на Марсе правда существуют и могут быть многочисленными.

Теперь же Пралай Гайен (Pralay Gayen) из Университета Вашингтона в Сент-Луисе вместе с коллегами создал установку по получению кислорода и водорода из соляного раствора, близкого по составу и температуре к таковому в марсианских озерах. В качестве рассола в эксперименте использовался раствор перхлората магния в воде с концентрацией 2,8 моль на литр, охлажденный до минус 36 градусов Цельсия и продуваемый углекислым газом (последний играл роль марсианской атмосферы). В качестве электрокатализатора выработки кислорода ученые использовали оксид свинца-рутения Pb2Ru2O7-δ, эффективность которого они ранее показали для щелочных растворов. В роли электрокатализатора выработки водорода выступала платина на активированном угле — стандартный в этом случае катализатор, а в качестве сепаратора использовалась коммерчески выпускаемая анионообменная мембрана.

Версия для распечатки