Teknologjia e Re: Si të marrim oksigjen dhe karburant nga uji i kripur i Marsit

Kur bëhet fjalë për ujin dhe Marsin, ka lajme të mira dhe lajme jo edhe aq të mira. Lajmi i mirë: ka ujë në Mars! Lajmi jo dhe aq i mirë?

Ka ujë në Mars.

Planeti i Kuq është shumë i ftohtë; uji që nuk është i ngrirë është pothuajse me siguri i mbushur me kripë nga toka marsiane, e cila ul temperaturën e ngrirjes së saj.

Ju nuk mund të pini ujë të kripur dhe metoda e zakonshme duke përdorur energji elektrike (elektrolizë) për ta zbërthyer atë në oksigjen (për të marrë frymë) dhe hidrogjen (për karburant) kërkon heqjen e kripës; një përpjekje e rëndë, e kushtueshme në një mjedis të ashpër, të rrezikshëm.

Nëse oksigjeni dhe hidrogjeni mund të detyrohen drejtpërdrejt nga uji me kripë, megjithatë, ai proces i elektrolizës së shëllirës do të ishte shumë më pak i komplikuar – dhe më pak i kushtueshëm.

Inxhinierët në Shkollën e Inxhinierisë McKelvey në Universitetin e Uashingtonit në St. Louis kanë zhvilluar një sistem që e bën pikërisht atë. Kërkimi i tyre u botua sot në Procedurat e Akademisë Kombëtare të Shkencave (PNAS).

Ekipi hulumtues, i udhëhequr nga Vijay Ramani, Roma B. dhe Raymond H. Wittcoff Profesor i Shkencuar i Universitetit në Departamentin e Energjisë, Mjedisit dhe Inxhinierisë Kimike, nuk e vërtetoi thjesht sistemin e tij të elektrolizës së shëllirës në kushte tipike tokësore; sistemi u ekzaminua në një atmosferë të simuluar marsiane në -33ºF (-36ºC).

“Elektrolizatori ynë i shëllirës marsiane ndryshon rrënjësisht llogaritjen logjistike të misioneve në Mars dhe më gjerë” tha Ramani. “Kjo teknologji është po aq e dobishme në Tokë ku hap oqeanet si një burim i qëndrueshëm oksigjeni dhe karburanti”

Në verën e vitit 2008, Phoenix Mars Lander i NASA-s “preku dhe shijoi” ujin Marsian, avuj nga akulli i shkrirë i gërmuar nga zbarkuesi. Që atëherë, Mars Express i Agjencisë Evropiane të Hapësirës ka zbuluar disa pellgje nëntokësore të ujit që mbeten në një gjendje të lëngët falë pranisë së perkloratit të magnezit – kripës.

Në mënyrë që të jetojnë – edhe përkohësisht – në Mars, për të mos përmendur të kthehen në Tokë, astronautët do të duhet të prodhojnë disa nga nevojat, duke përfshirë ujin dhe karburantin, në Planetin e Kuq. Rover Perseverance i NASA-s është rrugës për në Mars tani, duke bartur instrumente që do të përdorin elektrolizën me temperaturë të lartë. Sidoqoftë, Eksperimenti i Shfrytëzimit të Burimeve të Oksigjenit në Mars (MOXIE) do të prodhojë vetëm oksigjen, nga dioksidi i karbonit në ajër.

Sistemi i zhvilluar në laboratorin e Ramanit mund të prodhojë 25 herë më shumë oksigjen sesa MOXIE duke përdorur të njëjtën sasi energjie. Ai gjithashtu prodhon hidrogjen, i cili mund të përdoret për të ushqyer udhëtimin e astronautëve në shtëpi.

“Elektrolizatori ynë i shëllirës së re përfshin një anodë piroklore të rutenatit të plumbit të zhvilluar nga ekipi ynë në lidhje me një platin në katodën e karbonit” tha Ramani. “Këto përbërës të dizajnuar me kujdes, të shoqëruar me përdorimin optimal të parimeve tradicionale të inxhinierisë elektrokimike, kanë dhënë këtë performancë të lartë.”

Projektimi i kujdesshëm dhe anoda unike lejojnë që sistemi të funksionojë pa nevojën e ngrohjes ose pastrimit të burimit të ujit.

“Paradoksalisht, perklorati i tretur në ujë, të ashtuquajturat papastërti, në të vërtetë ndihmojnë në një mjedis si ai i Marsit”, tha Shrihari Sankarasubramanian, një shkencëtar hulumtues në grupin e Ramanit dhe autor i parë i përbashkët i punimit.

“Ata parandalojnë ngrirjen e ujit,” tha ai, “dhe gjithashtu përmirësojnë performancën e sistemit të elektrolizuesit duke ulur rezistencën elektrike”.

Në mënyrë tipike, elektrolizuesit e ujit përdorin ujë shumë të pastruar, të deionizuar, i cili shton koston e sistemit. Një sistem që mund të punojë me ujë “nën-optimal” ose të kripur, siç është teknologjia e demonstruar nga ekipi i Ramanit, mund të rrisë ndjeshëm propozimin e vlerës ekonomike të elektrolizuesve të ujit kudo – madje këtu në planetin Tokë.

“Duke demonstruar këta elektrolizë në kushte kërkuese të Marsit, ne synojmë t’i vendosim gjithashtu në kushte shumë më të buta në Tokë për të përdorur burime uji të njelmëta ose të kripura për të prodhuar hidrogjen dhe oksigjen, për shembull përmes elektrolizës së ujit të detit”, tha Pralay Gayen, një bashkëpunëtor i kërkimit postdoktoral në grupin e Ramanit dhe gjithashtu një autor i parë i përbashkët në këtë studim.

Zbatime të tilla mund të jenë të dobishme në fushën e mbrojtjes, duke krijuar oksigjen sipas kërkesës në nëndetëse, për shembull. Ai gjithashtu mund të sigurojë oksigjen ndërsa eksplorojmë mjedise të patreguara më afër shtëpisë, në det të thellë.

Teknologjitë themelore që mundësojnë sistemin e elektrolizuesit të shëllirës janë objekt i regjistrimit të patentave përmes Zyrës së Menaxhimit të Teknologjisë dhe janë në dispozicion për licencim nga universiteti.