تبدیل CO2 به سوخت: ژنراتورهای ترموالکتریک جدید می‌توانند استعمار مریخ را قدرت ببخشند

یک تحقیق جدید پیشنهاد داده است که تکنولوژی‌های به‌راحتی در دسترس می‌توانند به انسان‌ها کمک کنند تا بتوانند در دنیای دوردست، مریخ، به خودشان تأمین نیرو کنند.

محققان دانشگاه بریتیش کلمبیا پیشنهاد می‌کنند که از ژنراتورهای ترموالکتریک برای استخراج انرژی از اختلاف دما استفاده کنند. جالب اینجاست که این تکنولوژی حتی در محیط سخت مریخ نیز می‌تواند خوب عمل کند.

این انرژی سپس می‌تواند برای تبدیل دی‌اکسید کربن، که در جو مریخ بسیار فراوان است، به مواد شیمیایی و سوخت‌های با ارزش استفاده شود.

«محیط مریخ واقعاً مرا به پتانسیل طولانی‌مدت این ترکیب تکنولوژی علاقه‌مند کرد»، گفت ابیشک سونی، پژوهشگر پسادکترا در UBC و نویسنده اول مقاله.

«این یک محیط سخت است که در آن می‌توان از اختلاف دماهای بزرگ برای نه تنها تولید نیرو با ژنراتور‌های ترموالکتریک، بلکه تبدیل CO2 فراوان در جو مریخ به محصولات مفید که می‌تواند به یک کلونی کمک کند، بهره برد»، افزود سونی.

چگونگی بهره‌برداری از اختلاف دما

ژنراتورهای ترموالکتریک با بهره‌گیری از اختلاف دما بین دو اتصال، برق تولید می‌کنند. در این تحقیق، محققان ژنراتور را به یک صفحه داغ و یک حمام یخ در محیط آزمایشگاه وصل کردند.

زمانی که اختلاف دما بین دو طرف ژنراتور ترموالکتریک به حداقل 40 درجه سلسیوس رسید، می‌توانست برق کافی را برای راه‌اندازی یک الکترولیزر تولید کند.

این الکترولیزر دستگاهی است که با استفاده از برق دی‌اکسید کربن را به مونوکسید کربن (CO) تقسیم می‌کند.

مونوکسید کربن نقش حیاتی در تولید صنعتی ترکیبات مختلف از جمله کاربردهای پزشکی، ترکیبات معطر که در عطرها استفاده می‌شوند، و سوخت‌های حمل و نقل و تولید انرژی دارد.

فناوری مفید برای زمین نیز

اما کاربردها به مریخ محدود نمی‌شوند. در اینجا بر روی زمین، این فناوری می‌تواند در نیروگاه‌های زمین گرمایی استفاده شود. اختلاف دما بین سیال زمین گرمایی داغ و سطح نسبتاً خنک‌تر می‌تواند برای تولید برق و تغییر CO2 به کار رود.

«نتایج ما در آزمایشگاه نشان می‌دهد که اختلاف دما بین لوله‌های زمین گرمایی داغ که از زیر زمین برمی‌گردند و دمای سطح نسبتاً خنک‌تر برای قدرت بخشیدن به یک سیستم ژنراتورهای ترموالکتریک کافی است»، افزود سونی در یک بیانیه مطبوعاتی.

میانگین دما در مریخ بسیار سرد است و به مراتب پایین‌تر از حد تحمل انسان است. سیاره سرخ دامنه دمایی قابل توجهی را تجربه می‌کند که از حداکثر 20 درجه سلسیوس تا حداقل -153 درجه سلسیوس متغیر است.

برای نگه داشتن زندگی انسان در مریخ، لازم است که زیستگاه‌های مصنوعی یا بایوگنوم‌هایی ایجاد شود که بتوانند یک محیط راحت و شبیه زمین را حفظ کنند.

این زیستگاه‌ها باید به دمای مناسب، مانند دمای اتاق، گرم شوند تا بقا ساکنان را تضمین کنند.

محققان تصور می‌کنند که ژنراتورهای ترموالکتریک را به سطح زیستگاه چسبانند. به این ترتیب، اختلاف دمای قابل توجه بین داخل گرم و خارج سرد مریخ را می‌توان برای تولید برق بهره‌برداری کرد. این نیرو می‌تواند برای تبدیل CO2 به سوخت و مواد شیمیایی استفاده شود.

این تکنولوژی می‌تواند بسیار مفید باشد چرا که جو مریخ تقریباً دارای 95% دی‌اکسید کربن است.

علاوه بر این، چالش‌های لجستیکی و هزینه‌های قابل توجه مرتبط با حمل و نقل مقادیر زیادی از منابع از زمین به مریخ وجود دارد. این نیاز به کشف استراتژی‌های جایگزین که به استفاده از منابع موجود در مریخ خود وابسته باشد، را به وجود می‌آورد.

«این مقاله یک راه سرگرم‌کننده را برای تولید سوخت و مواد شیمیایی کربن‌خنثی نشان می‌دهد»، گفت پروفسور کورتیس پی. برلینگوت، محقق اصلی در UBC. «ما روزی به پلاستیک در مریخ نیاز خواهیم داشت و این فناوری نشان می‌دهد که چطور می‌توانیم آن را در آنجا بسازیم.»

نوبت بعدی، تیم برنامه‌ریزی کرده است که آزمایش‌های مبتنی بر زمین را برای ارزیابی عملکرد سیستم ژنراتورهای ترموالکتریک و الکترولیزر انجام دهند.

یافته‌ها در مجله Device منتشر شدند.