Топливо из атмосферы Марса: китайские исследователи создали катализатор

Китайские учёные разработали каталитический процесс, позволяющий получать метанол из разреженной марсианской атмосферы.

Отмечается, что группа исследователей из Лаборатории исследования дальнего космоса разработала двухцентровый катализатор, сочетающий медь и натрий на пористой кристаллической подложке для преобразования CO₂ и водорода, полученного из марсианского льда, в топливо на основе метанола.

По результатам исследований, катализатор с добавлением натрия производил 245 г метанола на килограмм катализатора в час. По имеющимся данным, этот показатель в 11 раз превышает потребление при использовании исключительно меди.

Этот материал также позволил сократить количество нежелательных побочных продуктов и обеспечить стабильную работу в течение 12-часового цикла испытаний. Метанол может стать решением для первых внеземных баз человека. Он может стать источником энергии для выработки электроэнергии, отопления и питания велосипедов.

Будущие человеческие базы на Марсе потребуют, прежде всего, доступной энергии для обеспечения работы инфраструктуры. Более 95% марсианской атмосферы составляет CO₂, что делает выживание крайне сложным.

Транспортировка жидкого топлива на Марс с Земли технически сложна и экономически нецелесообразна. Поэтому большинство необходимых ресурсов первым поселенцам придется производить самостоятельно.

Китайские исследователи под руководством Чжан Чжэ создали двухцентровый катализатор, известный как MOF-808-NaCu на основе пористого металлоорганического каркаса (MOF-808). Материал непосредственно связывает атомы меди с соседними промоторами — — атомами натрия.

Натрий действует подобно магниту. Он притягивает молекулы CO₂ и изменяет их электрическую структуру, удерживая в необходимом положении, чтобы соседние медные участки могли запустить реакцию гидратации с использованием водорода, полученного из марсианского водяного льда.

NASA и SpaceX уже давно используют реакторы Сабатье для производства топлива из метана. Однако для его хранения необходимы мощные криогенные системы охлаждения, которые будут поддерживать его в сжиженном состоянии при температуре -161°C.

Метанол остается практичной альтернативой, поскольку сохраняет жидкое состояние даже при комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении. Производство жидкого топлива без необходимости использования громоздких криогенных систем позволит первым марсианским базам получить значительный запас энергии для выработки электроэнергии, обеспечения отопления, питание транспорта и даже промышленного производства.

Метанол также может использоваться в качестве сырья для производства антифриза, строительных материалов и других необходимых вещей. Однако прежде чем катализатор найдет первое реальное применение в марсианских условиях, остаются нерешенными и определенные инженерные проблемы.

В частности, учёным предстоит создать лёгкие компрессоры, которые будут улавливать и сжимать CO₂ из разреженной марсианской атмосферы. Однако в настоящее время учёные всё более убедительно демонстрируют, что многое из того, что необходимо для выживания на Марсе, уже имеется на самой планете.

Источник: JDSE; Interesting Engineering