دانشمندان به دنبال ایجاد مبانی نظری دستگاه های PEC در ماه و مریخ و اولین تلاش برای استفاده از آن ها برای تولید اکسیژن و بازیافت کربن دی اکسید به منظور فتوسنتز مصنوعی هستند که میتواند به فضانوردان برای تنفس در سیارات و قمرهای دیگر کمک کند.
به گزارش ایسنا به نقل از آی ای، «چگونه نفس بکشیم؟» زمانی که به اکتشاف فضایی فکر می کنیم، این سوالی است که در ذهن هر فردی متبادر می شود.
نیاز به صرفه جویی در فضا و سوخت، یک محدودیت در میزان اکسیژنی است که فضانوردان میتوانند با خود به فضا ببرند و این کمبودی است که باتوجه به وسعت فضا و زمان پرواز دو ساله برای یک سفر یک طرفه به مریخ (Mars)، چالش برانگیز است.
بیشتر اکسیژن موجود در ایستگاه فضایی بین المللی (ISS) از طریق الکترولیز به دست می آید که یک فرآیند شیمیایی است که از الکتریسیته برای تقسیم آب به اتم های هیدروژن و اکسیژن استفاده می کند. همچنین یک سیستم جداگانه، کربن دی اکسید بازدم شده را به آب و متان تبدیل می کند.
با این حال، این روش ۱.۵ کیلووات انرژی مصرف می کند که حدود یک سوم از کل انرژی موردنیاز برای اجرای سیستم کنترل محیطی و پشتیبانی حیات در ایستگاه فضایی است که مسوول تامین آب و هوای پاک برای خدمه و حیوانات آزمایشگاهی حاضر در این ایستگاه است.
نور ناجی
اکنون مطالعه ای که در مجله علمی معتبر Nature Communications منتشر شده است، قابلیت جایگزینی سیستم های تولید اکسیژن و سوخت موجود با دستگاه های فوتوالکتروشیمیایی(PEC) را ارزیابی می کند.
این فرآیند شبیه به فتوسنتز در گیاهان است و آب را بعنوان ورودی می گیرد و شامل جداسازی برداشت نور و تولید مواد شیمیایی است.
این راه حل نه تنها وزن و حجم سیستم را به شدت کاهش می دهد، بلکه از نظر کارایی نیز سود قابل توجهی را بهمراه خواهد داشت.
در حالی که گیاهان برای جذب نور به کلروفیل متکی هستند، این دستگاه پیشنهادی در عوض از مواد نیمه رسانا پوشیده شده با کاتالیزورهای فلزی استفاده می کند که از واکنش شیمیایی موردنظر پشتیبانی می کنند.
علاوه بر این، این مطالعه، چارچوبی را ایجاد می کند که قادر به پیش بینی عملکرد این دستگاه های PEC در کره ماه (Moon) و مریخ است.
کاترینا برینکرت، استادیار کاتالیزور شناسی در دانشگاه وارویک بریتانیا و پژوهشگر اصلی این مطالعه تأیید کرد که این دستگاه های فوتوالکتروشیمیایی میتوانند با فناوری های پشتیبانی از حیات فعلی، مانند مجموعه مولد اکسیژن حاضر در ایستگاه فضایی بین المللی سازگار شوند.
توانایی کار در دمای اتاق، این دستگاه های فتوسنتز مصنوعی را با روش های جایگزینی مانند تولید اکسیژن از رکولیت –خاک ماه- که دانشمندان سازمان ناسا آنرا با استفاده از دماهای بالا آزمایش کردند، کنار می گذارد.
با این حال، همه عوامل به نفع رویکرد PEC نیست. مریخ که نسبت به زمین از خورشید دورتر است، نور کمتری دریافت می کند، در حالیکه نور، منبع اصلی برای واکنش های فوتوالکتروشیمیایی است.
بنابراین این مطالعه بر اهمیت آینه های خورشیدی برای مبارزه با این کاهش شدت نور تأکید می کند.
برگی از کتاب طبیعت
رویاهای اکتشاف فضایی ما به توانایی مان در توسعه فناوری های سبز مانند دستگاه PEC بستگی دارد که میتواند به ایجاد جو مصنوعی در فضا و همچنین دستیابی به اهداف اقتصادی انرژی در زمین کمک کند.
اگرچه این مطالعه دوام دستگاه های PEC، کارایی آنها در شرایط ریزگرانش و مقیاس پذیری نظری آن ها را نشان می دهد، ولی باید دید که آن ها در عمل چقدر کارایی دارند.
تحقیقات بیشتر میتواند نشان دهد که فتوسنتز مصنوعی به یک چرخ دنده کلیدی در تلاش ما برای تولید مواد شیمیایی غنی از انرژی با قابلیت ذخیره سازی و حمل آسان تبدیل می شود.
جالب توجه است که نسخه ترجمه نشده این مقاله به زبان انگلیسی توسط یک انسان و با کمک ابزارهای هوش مصنوعی (Artificial Intelligence) مولد نوشته و ویرایش شده است.
- 14
- 6
