|
Процесс получения кислорода из CO2 в космосе
|
|
|
|
Для смягчения последствий глобального изменения климата необходимо значительно сократить выбросы основного виновника, углекислого газа. Недавно разработанный процесс помогает решить эту проблему: CO2 непосредственно электрохимически расщепляется на углерод и кислород.
|
|
|
|
Как сообщает китайская исследовательская группа в журнале Angewandte Chemie International Edition, кислород также можно получать таким образом под водой или в космосе, не требуя таких жестких условий, как давление и температура.
|
|
|
|
Листовые растения являются мастерами в области углеродной нейтральности: в процессе фотосинтеза они преобразуют CO2 в кислород и глюкозу. Атомы водорода играют важную роль в качестве "посредников". Однако этот процесс не особенно эффективен.
|
|
|
|
Кроме того, вырабатываемый кислород поступает не из CO2, а из поглощенной воды. В растениях не происходит истинного расщепления CO2, а также до сих пор не было достигнуто с помощью технических средств при умеренных температурах.
|
|
|
|
Пин Хэ, Хаошен Чжоу и их команда из Нанкинского университета в сотрудничестве с исследователем из Университета Фудань (Шанхай) достигли своей цели - прямого расщепления CO2 на элементарный углерод и кислород. Вместо водорода "посредником" в их методе является литий.
|
|
|
|
|
|
|
Команда разработала электрохимическое устройство, состоящее из газового катода с наноразмерным сокатализатором, изготовленным из рутения и кобальта (RuCo), а также металлического литиевого анода. CO2 подается в катод и подвергается двухэтапному электрохимическому восстановлению с помощью лития. Первоначально образуется карбонат лития Li2CO3, который в дальнейшем вступает в реакцию с образованием оксида лития Li2O и элементарного углерода.
|
|
|
|
В процессе электрокаталитического окисления Li2O преобразуется в ионы лития и газообразный кислород O2. Использование оптимизированного катализатора RuCo позволяет получить очень высокий выход O2, более 98,6%, что значительно превышает эффективность естественного фотосинтеза.
|
|
|
|
Помимо чистого CO2, были также проведены успешные испытания со смешанными газами, содержащими различные доли CO2, включая имитацию дымовых газов, смесь CO2/O2 и имитацию марсианского газа. Атмосфера Марса состоит в основном из CO2, хотя ее давление составляет менее 1% от давления атмосферы Земли. Таким образом, смоделированная атмосфера Марса содержала смесь аргона и 1% CO2.
|
|
|
|
Если необходимая мощность обеспечивается за счет возобновляемых источников энергии, этот метод прокладывает путь к углеродной нейтральности. В то же время это практичный, контролируемый метод получения O2 из CO2 с широким потенциалом применения — от исследования Марса и снабжения кислородом космических скафандров до подводного жизнеобеспечения, дыхательных масок, очистки воздуха в помещениях и переработки промышленных отходов.
|
|
|
|
Источник
|
