То, что на Марсе есть вода, уже ни для кого не является секретом. С одной стороны, это потрясающая новость. С другой - проблема. Дело в том, что вода на Марсе присутствует, в том числе, в жидком виде. Снимки с орбиты явно зафиксировали влажные пятна на стенах кратеров. Но, учитывая что на Марсе довольно холодно, вода должна была замерзнуть. Единственное объяснение ее жидкому состоянию - повышенная соленость. Соль из марсианской почвы снижает температуру замерзания воды.
Аппарат Mars Express Европейского космического агентства также обнаружил несколько подземных водоемов, которые остаются в жидком состоянии исключительно благодаря огромным концентрациям соли магния.
С соленой водой имеется сразу две проблемы. Во-первых, ее нельзя пить. Во-вторых, стандартный метод электролиза, позволяющий разбивать молекулы воды на кислород для дыхания и водород для топлива, требует предварительного удаления соли. Даже на земле обессоливание - сложный и дорогой процесс.
Если бы кислород и водород можно было извлекать прямо из соленой воды, это сделало бы процесс электролиза гораздо менее сложным и дорогостоящим. К счастью, именно такую технологию только что представили эксперты Инженерной школы МакКелви при Вашингтонском университете в Сент-Луисе.
Электролиз соленой воды
Исследовательская группа не просто смогла получить кислород и водород из воды с огромным содержанием соли, но и испытала технологию своего электролиза в смоделированной марсианской атмосфере с низким давлением и при температуре в -36 градусов Цельсия.
“Наш марсианский соляной электролизер радикально меняет логистику на Марсе и за его пределами. Эта технология в равной степени полезна и на Земле, где она превращает океаны в жизнеспособный источник кислорода и топлива”, - говорит Виджай Рамани, один из авторов проекта.
Прямо сейчас к Марсу летит марсоход “Персеверанс”. Марсоход оснащен экспериментальным аппаратом Mars Oxygen ISRU Experiment (MOXIE), который должен попытаться добыть кислород из углекислого газа, составляющего тонкую атмосферу Марса.
Система, разработанная в лаборатории Рамани, намного эффективнее. Она позволяет производить в 25 раз больше кислорода, чем MOXIE, используя такое же количество энергии. Также она производит водород, который может быть использован для создания топлива.
“Наш новый солевой электролизер включает анод пирохлора рутената свинца, разработанный нашей командой, в сочетании с платиной на углеродном катоде. Эти тщательно разработанные компоненты в сочетании с оптимальным использованием традиционных принципов электрохимической инженерии обеспечивают такую высокую производительность”, - говорит Рамани.
Конструкция и уникальный анод позволяют системе функционировать без необходимости нагрева или очистки источника воды. Более того, соль в марсианских условиях даже помогает процессу электролиза. Она предотвращает замерзание воды и снижает ее электрическое сопротивление.
Обычные водяные электролизеры используют высокоочищенную деионизированную воду, что увеличивает стоимость системы. Электролизер, который может работать с “неоптимальной” или соленой водой, может значительно повысить экономическую ценность электролизеров воды везде - даже здесь, на Земле.
“Испытав эти электролизеры в сложных марсианских условиях, мы также намерены развернуть их в гораздо более мягких условиях на Земле, чтобы использовать солонцеватые или соленые воды для производства водорода и кислорода, например, посредством электролиза морской воды”, - говорит Пралай Гайен, научный сотрудник группы Рамани. На Земле солевые электролизеры смогут создавать кислород на подводных лодках или обеспечивать воздухом для дыхания обитателей глубоководных станций.
Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
