Shop-54.Ru

Учёные придумали множество реакций по превращению углекислого газа в топливо или химреактивы, но все они имеют недостатки и далеки от 100-% эффективности. Такие реакции ведут к побочным продуктам в виде водорода или карбонатов и зря расходуют энергию. Но учёные из США придумали техпроцесс, в ходе которого происходит абсолютно эффективное преобразование CO₂ в топливо или химические реактивы с использованием дешёвого цинкового катализатора, что меняет всё.

Источник изображения: Nature

Открытие сделали исследователи из Школы молекулярной инженерии Притцкера Чикагского университета (UChicago Pritzker School of Molecular Engineering). Рецензируемая публикация по работе вышла в журнале Nature. Учёные поставили перед собой цель создать условия для высочайшего контроля молекул воды в растворе, чтобы каждый протон в электрохимическом процессе преобразования CO₂ во что-то полезное расходовался не на пустышки типа образования газообразного водорода или карбонатов, а вовлекался в синтез синтетического топлива или химических реактивов: этанола, метилового спирта, муравьиной кислоты и других соединений.

«Представьте, что мы можем получать экологически чистое электричество от солнца и ветра, а затем использовать это электричество для преобразования любого углекислого газа обратно в топливо», — поделился своей мечтой первый автор статьи Реджи Гомес (Reggie Gomes).

Исследователи не стали изобретать велосипед, а воспользовались хорошо известной реакцией электрохимического восстановления диоксида углерода (CO₂R, electrochemical carbon dioxide reduction). В ходе этой реакции углекислый газ в присутствии воды разлетается на атомы углерода, кислорода и водорода как бильярдные шары после первого удара. Задача состоит в том, чтобы в итоге собрать необходимые молекулы без образования побочных продуктов. Учёные решали её с помощью получения контроля над поведением молекул воды в растворе. Для этого они игрались с его кислотностью и регулировали электрохимические и электростатические связи молекул.

Наилучший результат был получен в присутствии катализаторов из золота, серебра и платины. Эти металлы наиболее эффективно подавляли реакции образования водорода в процессе электрохимической реакции. Но для массового производства химреактивов и синтетического топлива это не годится — они получатся буквально золотыми. Поиск привёл к катализаторам из обычного цинка, которого в земных недрах более чем достаточно и по бросовой цене.

«На данный момент лучший способ сделать это [преобразовать CO₂] электрохимически при комнатной температуре — это использовать драгоценные металлы. Золото и серебро могут немного подавлять реакцию выделения водорода, — поясняют авторы работы. — Благодаря нашему открытию мы теперь можем использовать распространенный на Земле металл цинк, потому что у нас теперь есть отдельный способ контроля воды».

NASA и Boeing запланировали первый пилотируемый испытательный полёт космического корабля Starliner к Международной космической станции (МКС) на 1 июня. Это решение было принято после нескольких недель детальной проверки, в ходе которой была выявлена утечка гелия и конструкционная уязвимость в системе двигателей. Инженеры уверены, что риски для полёта Starliner с экипажем на борту остаются в допустимых пределах.

Источник изображений: Boeing

За последние две с половиной недели был проведён обширный анализ данных, который помог установить вероятную причину утечки гелия, которую официальные лица назвали небольшой и стабильной. Инженеры подтвердили, что даже в случае её ухудшения это не создаст неприемлемого риска для испытательного полёта Starliner к МКС.

Однако инженеры также обнаружили, что маловероятное сочетание технических неисправностей в системе двигателей Starliner, вероятность которого составляет 0,77 % от всех возможных режимов отказов, может помешать космическому кораблю сойти с земной орбиты в конце миссии. Об этом сообщил Стив Стич (Steve Stich), руководитель коммерческой программы полётов NASA.

«Изучая утечку гелия, мы также проверили всю систему двигателей, чтобы убедиться, что нет других проблем, которые должны нас беспокоить. Мы обнаружили уязвимость конструкции в системе двигателей при анализе данной утечки гелия, где в некоторых крайне редких случаях отказов нам не удалось выполнить тормозной манёвр для выхода с орбиты с дублированием», — сообщил Стич на пресс-конференции в пятницу.

Астронавты NASA и опытные пилоты ВМС, командир Барри Уилмор (Barry Wilmore) и пилот Сунита Уильямс (Sunita Williams)

Эти две проблемы, выявленные одна за другой, заставили отложить испытательный полёт Starliner, чтобы инженеры могли разработать обходные пути. Это будет первый полёт астронавтов на корабле Starliner после двух беспилотных демонстрационных миссий в 2019 и 2022 годах.

Программа Starliner отстаёт от графика на несколько лет главным образом из-за проблем с программным обеспечением (ПО), парашютами и системой двигателей, поставляемой Aerojet Rocketdyne. Проблемы с ПО прервали первый испытательный полёт Starliner в 2019 году, не позволив ему состыковаться с МКС, что вынудило Boeing провести дополнительный испытательный полёт, чтобы доказать безопасность корабля для астронавтов. NASA и Boeing отложили второй беспилотный испытательный полёт почти на год из-за коррозии клапанов в системе двигателей.

В прошлом году, за несколько месяцев до планируемого пилотируемого испытательного полёта, была обнаружена проблема с парашютами Starliner. Тогда же было установлено, что внутри капсулы была использована воспламеняющаяся лента. Несмотря на все эти проблемы, миссия Starliner наконец-то была готова к долгожданному пилотируемому испытательному полёту с космодрома на мысе Канаверал.

6 мая командир Барри «Буч» Уилмор (Barry «Butch» Wilmore) и пилот Сунита Уильямс (Sunita Williams) находились в своих местах внутри Starliner, когда старт был отменён из-за неисправного клапана на ускорителе ракете-носителе Atlas V компании United Launch Alliance (ULA). После наземные команды обнаружили утечку гелия в служебном модуле Starliner после отмены отсчёта. В итоге компания вернула ракету в свой ангар для замены клапана, чтобы позже предпринять ещё одну попытку запуска.