Химия - Реакция Сабатье

28 февраля 2011


Оглавление:
1. Реакция Сабатье
2. Производство топлива на Марсе



Реакция Сабатье, или Процесс Сабатье, представляет собой реакцию водорода с диоксидом углерода при повышенной температуре и давлении в присутствии никелевого катализатора для производства метана и воды. В качестве более эффективного катализатора может применяться рутений с оксидом алюминия. Процесс описывается следующей реакцией:

CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O

Реакция была открыта французским химиком Полем Сабатье.

Жизнеобеспечение космической станции

В настоящее время генераторы кислорода на борту Международной Космической Станции производят кислород из воды посредством электролиза и сбрасывают образующийся водород в космическое пространство. Во время дыхания кислородом образуется диоксид углерода, который необходимо удалять из воздуха и впоследствии избавляться от него. Этот подход требует регулярных поставок значительного количества воды на космическую станцию для производства кислорода, помимо воды для питья, гигиены и т. д. Такое значительное снабжение водой станет недоступно в будущих долговременных полётах за пределы околоземной орбиты.

НАСА в настоящее время изучает использование реакции Сабатье для восстановления воды из выдыхаемого диоксида углерода для использования на Международной Космической Станции и в будущих полётах. Другое образующееся соединение, метан, вероятно сбрасывалось бы в космическое пространство. Поскольку половина участвующего в реакции водорода сбрасывается в составе молекул метана, для его компенсации потребуется поставка с Земли дополнительного водорода. Однако это даёт почти замкнутый цикл обращения воды, кислорода и диоксида углерода. Для поддержания цикла требуется подача извне весьма умеренного количества водорода.

Если пренебречь прочими продуктами дыхания, то этот цикл имеет вид:

2H2O → O2 + 2H2 → → CO2 + 2H2 + 2H2 → 2H2O + CH4

Цикл мог бы быть полностью замкнутым, если бы образующийся метан подвергался пиролизу, распадаясь на компоненты:

CH4 + тепло → C + 2H2

Высвобождаемый водород затем мог бы подаваться обратно в реактор Сабатье. При этом остаётся легко устраняемое отложение пиролитического графита. Реактор мог бы быть немногим сложнее стальной трубки и требовать периодическое соскребание графита.

Также для этой цели рассматривается реакция Боша. Хотя реакция Боша обеспечила бы полностью замкнутый цикл обращения водорода и кислорода, требуя при этом удаления лишь атомарного углерода, необходимо проведение дальнейших исследований, прежде чем реактор Боша станет реальностью, в связи с требованиями более высокой температуры и технологии работы с угольными отложениями. Одна из проблем связана с тем, что атомарный углерод загрязняет поверхность катализатора, снижая эффективность реакции.



Просмотров: 5073


<<< Искусственный фотосинтез