Thuộc địa hóa sao Hỏa: Thiết bị đơn giản có thể biến CO2 thành nhiên liệu quan trọng
Bởi Đại học British Columbia Ngày 10 tháng 11 năm 2024
Một nghiên cứu cho thấy máy phát nhiệt điện có thể chuyển đổi CO2 thành các sản phẩm hữu ích bằng cách sử dụng chênh lệch nhiệt độ tối thiểu. Điều này có thể thúc đẩy cuộc sống bền vững trên Trái đất và hỗ trợ việc thuộc địa hóa sao Hỏa. Nguồn: SciTechDaily.com
Các nhà nghiên cứu đã phát triển máy phát nhiệt điện, ngay cả khi chênh lệch nhiệt độ khiêm tốn, vẫn có thể cung cấp năng lượng cho quá trình chuyển đổi CO2.
Công nghệ này, đã được thử nghiệm trong môi trường phòng thí nghiệm, có thể đặc biệt hữu ích trong các cơ sở địa nhiệt trên Trái đất và có khả năng hỗ trợ sự sống trên sao Hỏa bằng cách sử dụng CO2 dồi dào của hành tinh này.
Máy phát nhiệt điện để chuyển đổi CO2
Theo một nghiên cứu chứng minh khái niệm của các nhà hóa học tại Đại học British Columbia (UBC), các máy phát nhiệt điện có sẵn hoạt động trong điều kiện chênh lệch nhiệt độ khiêm tốn có thể cung cấp năng lượng cho quá trình chuyển đổi CO2.
Những phát hiện này mở ra khả năng thú vị rằng sự chênh lệch nhiệt độ gặp phải trong một loạt các môi trường—từ một cơ sở địa nhiệt điển hình trên Trái đất đến bề mặt lạnh lẽo, hoang vắng của sao Hỏa—có thể cung cấp năng lượng cho quá trình chuyển đổi CO2 thành nhiều loại nhiên liệu và hóa chất hữu ích.
Điện phân CO2 nhiệt điện để giúp khai phá sao Hỏa. Nguồn: Laoise Mac Gabhann
Ứng dụng trên sao Hỏa
“Môi trường trên sao Hỏa thực sự khiến tôi quan tâm đến tiềm năng lâu dài của sự kết hợp công nghệ này”, Tiến sĩ Abhishek Soni, nghiên cứu viên sau tiến sĩ tại UBC và là tác giả đầu tiên của bài báo được công bố gần đây trên tạp chí Device cho biết.
“Đây là một môi trường khắc nghiệt, nơi có thể tận dụng sự chênh lệch nhiệt độ lớn không chỉ để tạo ra điện bằng máy phát nhiệt điện mà còn để chuyển đổi lượng CO2 dồi dào trong bầu khí quyển của sao Hỏa thành các sản phẩm hữu ích có thể cung cấp cho một thuộc địa”.
Máy phát nhiệt điện hoạt động như thế nào
Máy phát nhiệt điện tạo ra điện bằng cách gắn vào những nơi có hai nhiệt độ khác nhau—trong trường hợp này là một bếp điện và một bồn nước đá trong phòng thí nghiệm. Nhóm nghiên cứu xác định khi chênh lệch nhiệt độ giữa hai mặt ít nhất là 40 °C, máy phát nhiệt điện mô hình tiêu chuẩn cung cấp đủ dòng điện ổn định để cấp điện cho máy điện phân chuyển đổi CO2 thành CO.
Gần nhà, một cải tiến công nghệ có thể được gắn vào các cơ sở địa nhiệt. Tiến sĩ Soni cho biết: "Kết quả của chúng tôi trong phòng thí nghiệm chỉ ra rằng chênh lệch nhiệt độ giữa các đường ống địa nhiệt nóng trở lại từ dưới lòng đất và nhiệt độ bề mặt tương đối mát hơn là đủ để máy phát nhiệt điện cấp điện cho bộ chuyển đổi".
Tiến sĩ Abhishek Soni điều chỉnh máy điện phân CO2 được cung cấp năng lượng bởi máy phát nhiệt điện. Tín dụng: Alex Walls, Đại học British Columbia Quan hệ truyền thông
Điều kiện khắc nghiệt cho các mái vòm sinh học trên sao Hỏa
Tầm nhìn về sao Hỏa sẽ cực đoan hơn một chút. Bất kỳ mái vòm sinh học nào trên sao Hỏa đều cần được duy trì ở nhiệt độ phòng. Máy phát nhiệt điện kẹp trên bề mặt mái vòm sẽ tận dụng sự chênh lệch giữa nhiệt độ trong nhà và nhiệt độ lạnh giá bên ngoài để tạo ra năng lượng. Đến lượt mình, năng lượng đó có thể được sử dụng để thúc đẩy quá trình chuyển đổi CO2 thành các sản phẩm hữu ích dựa trên carbon như nhiên liệu và hóa chất. Bầu khí quyển của sao Hỏa có 95 phần trăm là carbon dioxide và nhiệt độ dao động từ 20 °C đến -153 °C.
"Bài báo này cho thấy một cách thú vị để tạo ra nhiên liệu và hóa chất trung hòa carbon", Giáo sư Curtis P. Berlinguette, nhà nghiên cứu chính tại UBC cho biết. "Một ngày nào đó, chúng ta sẽ cần nhựa trên sao Hỏa và công nghệ này cho thấy một cách chúng ta có thể làm được điều đó ở đó".
Các bước tiếp theo sẽ là xem máy phát nhiệt điện hoạt động như thế nào với máy điện phân của chúng ta trong thế giới thực, ngay tại Trái đất này.
Tài liệu tham khảo: "Điện phân CO2RR nhiệt điện" của Abhishek Soni, Xin Lu, Chris Zhou, Sneha Singh và Curtis P. Berlinguette, ngày 31 tháng 10 năm 2024, Thiết bị.
DOI: 10.1016/j.device.2024.100603
