Химия - Реакция Сабатье - Производство топлива на Марсе

01 марта 2011


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

Реакция Сабатье была предложена как ключевой шаг в снижении стоимости пилотируемого исследования Марса путём использования местных ресурсов. После вырабатывания метана и воды путём соединения водорода, поставляемого с Земли, и диоксида углерода, взятого в атмосфере Марса, кислород может быть извлечён из воды путём электролиза и использован как компонент ракетного топлива вместе с метаном. Обнаружение в 2008 году замёрзшей воды непосредственно под поверхностью Марса открывает более привлекательную перспективу простого электролиза воды, полученной из ископаемого льда, посредством электричества, вырабатываемого солнечными батареями либо радиоизотопными термоэлектрогенераторами. Тем самым устраняется потребность в поставке расходуемых материалов.

Стехиометрическое соотношение кислорода и метана в топливе составляет 3.5:1 по весу, хотя один проход через реактор Сабатье даёт соотношение лишь 2:1. Дополнительный кислород может вырабатываться в реакции водорода с диоксидом углерода. Другая возможность заключается в пиролизе метана на углерод и водород, с направленем водорода обратно в реактор для последующего производства метана и воды. Дополнительный необходимый кислород получается при электролизе воды. В автоматизированной системе углеродные отложения могут удаляться обдуванием горячим марсианским диоксидом углерода, при окислении углерода до монооксида углерода.

Третьим и, возможно, более элегантным решением стехиометрической проблемы, было бы совмещение реакции Сабатье и реакции водорода с диоксидом углерода в едином реакторе следующим образом:

3CO₂ + 6H₂ → CH₄ + 2CO + 4H₂O

Эта реакция слабо экзотермическая и при электролизе воды позволяет достичь соотношение 4:1 между кислородом и метаном, обеспечивая большой резервный запас кислорода. По схеме, когда с Земли доставляется лишь лёгкий водород, а тяжёлые кислород и углерод вырабатываются на месте, обеспечивается выигрыш в массе 18:1. Такое использование местных ресурсов привело бы к значительной экономии веса и стоимости в любых пилотируемых полётах на Марс.

Просмотров: 5898

<<< Искусственный фотосинтез