Ученые нашли, как разделить кислород и углекислый газ – почему это прорыв

Этот инновационный метод может использоваться в экстремальных условиях, включая подводные среды на Земле и потенциальное освоение Марса.

Главное преимущество технологии – отсутствие необходимости в строгих параметрах давления и температуры, что делает процесс более доступным и эффективным. Пишет Interesting Engineering., если устройство получает электроэнергию из возобновляемых источников, оно может способствовать углеродной нейтральности и обеспечивать кислород в различных сферах – от космических миссий и дыхательных аппаратов до очистки воздуха и промышленной переработки отходов.

В естественных условиях растения производят кислород через фотосинтез, но воспроизвести этот процесс в лаборатории при умеренных температурах оказалось сложной задачей. Исследователи из Нанкинского и Фуданьского университетов предложили иной подход – расщепление CO2 с использованием лития в качестве ключевого промежуточного элемента.

Для этого они разработали электрохимическое устройство, включающее газовый катод с нанокатализатором на основе рутения и кобальта, а также литиевый анод. В ходе процесса углекислый газ вступает в реакцию с литием, образуя карбонат лития (Li₂CO₃), который затем разлагается с образованием оксида лития (Li₂O) и углерода. На последнем этапе оксид лития снова превращается в ионы лития, а побочным продуктом выделяется чистый кислород (O2). Оптимизированный катализатор позволяет достигнуть выхода кислорода на уровне 98,6%, что значительно превосходит эффективность фотосинтеза.

Технология успешно работает не только с чистым CO2, но и с различными газовыми смесями, включая имитацию промышленных выбросов, смесь CO2 и кислорода, а также моделирование атмосферы Марса.

Атмосфера Марса состоит в основном из углекислого газа, но её давление составляет менее 1% от земного. Для проверки работоспособности технологии в таких условиях исследователи создали газовую смесь с низким содержанием CO2 и аргоном. Хотя точные данные о выходе кислорода в этих условиях не были раскрыты, тесты подтвердили универсальность метода.

Кроме того, анализ данных марсохода NASA Perseverance показал присутствие кристаллов чистого кварца на Марсе. Это открытие может дать важные подсказки о древней жизни на Красной планете, поскольку кварц способен сохранять следы прошлых геологических процессов.