Компактная технология с использованием диоксида титана обеспечит кислородом экспедицию на Марс в 2039 году

На протяжении многих лет электролиз был основным способом извлечения кислорода из воды для пилотируемых миссий за пределами внутренней Солнечной системы. Тем не менее громоздкость и высокий уровень энергопотребления таких установок подтолкнули NASA к поиску альтернатив. В рамках программы «Институты передовых концепций» (NIAC) организация выделила грант компании Precision Combustion, Inc (PCI) для разработки термо-фото-каталитической технологии, способной превзойти традиционные электролизные методы.

Задумка PCI основывается на уникальных каталитических реакторах Microlith, которых можно представить как фильтрующие сетки с нанесенным на поверхность активным катализатором. Невзирая на то, что точный состав катализирующего слоя держится в секрете, есть вероятность использования диоксида титана или его производных. Этот компонент служит фотокатализатором, активируемым под воздействием света, а для расширения спектра его деятельности в состав могут быть добавлены легирующие элементы — в обычных условиях диоксид титана реагирует только на ультрафиолетовые лучи.

Во время термо-фото-каталитического процесса, вода, перемещаясь по микроканалам реактора, подвергается воздействию нагретого (под действием электроэнергии) каталитического слоя и света. Это инициирует окислительно-восстановительные реакции, аналогичные электролизу, но с рядом ключевых преимуществ. Установка PCI более компактна, легка и экономична благодаря минимальному перепаду давления и эффективному теплообмену, что обеспечивает полное использование катализатора. Также её производительность превосходит современные аналоги термокаталитических систем.

Одной из перспективных областей применения технологии Microlith является производство водорода, который рассматривается как будущее топливной энергетики. Современные методы его генерации из воды остаются экономически неоправданными, но масштабирование решений PCI может изменить это положение. В пресс-релизе компании указывается на возможность начала использования системы в пилотируемой миссии на Марс, запланированной на 2039 год.

Несмотря на амбициозные планы, для успешной реализации проекта потребуются дополнительные исследования, на которые и выделен грант NIAC. Ученым предстоит оптимизировать конструкцию реактора, протестировать её в условиях, приближенных к космическим, и интегрировать технологию в существующие системы жизнеобеспечения. Если проект завершится успешно, это откроет новые возможности для освоения глубокого космоса и окажет значительное влияние на Земле — от очищения атмосферного воздуха до создания замкнутых энергетических циклов.

Источник: iXBT