Нужно для курсового проекта, как восстановить кислород из CO2 в воздухе?

[Mарсианин]

Здравствуйте!

Учусь на авиакосмического инженера, у нас есть предмет химии, но занятий мало, все как-то поверхностно, быстро, хотя мне и нравится.

Решил выбрать темой курсового проекта "Создание системы жизнеобеспечения (дыхания) на космической станции" и построить хотя бы прототип устройства, которое будет восстанавливать из углекислого газа кислород.

 

Где-то давно читал про то, что пропуская CO2 через негашенную известь, восстанавливают кислород, или что-то такое. А сейчас покопал - нет такого (вернее, есть ответы такие на сайтах, но вот собрать по ним установку - я не смогу).

 

Вообще, можете подсказать, какой несложный вариант для этой задачи можно собрать своими руками?

 

Из того, что можно купить в хозяйственном магазине или магазине для сада-огорода, вроде NaOH (каустической соды), 36%-го раствора H2SO3 и подобных доступных вещей.

Просто, я читал, мол, такие системы очень дорогие и недоступны простым людям, а у меня тему уже утвердили, я не могу ее поменять. Надо придумать, как экспериментально из CO2 получать O2.

 

Спасибо за ответы, идеи, советы!

 

То есть, что-то, что я смогу сам собрать "на коленках".

Не хочу просто в теории делать, а закрепить на практике, своими руками построив пусть простой прототип, но настоящий, работающий.

Спасибо еще раз!

[dmr]

На подлодке используется Na2O2

В 27.03.2024 в 20:28, Mарсианин сказал:

смогу сам собрать "на коленках

Можно, если пероксид щелочной найдете

Но пероксид, не регенерируется после истощения 

[Mарсианин]

В 27.03.2024 в 20:42, dmr сказал:

На подлодке используется Na2O2

Можно, если пероксид щелочной найдете

Но пероксид, не регенерируется после истощения 

Спасибо за ответ!

 

Скажите, а могу я получить Na2O2 из NaOH или Na2CO3 как-то в домашних условиях?

[dmr]

В 27.03.2024 в 21:31, Mарсианин сказал:

Скажите, а могу я получить Na2O2 из NaOH или Na2CO3 как-то в домашних условиях?

Неее

[Shizuma Eiku]

Так просто из углекислоты кислород нельзя получить, самый оптимальный вариант это развести фотосинтезирующие растения или цианобактерии, они за счет света осуществят фотосинтез.

Химическим путем из углекислоты можно быстро получить кислород разве что реакцией с твердыми перекисями щелочных металлов, что и используется в изолирующих противогазах у подводников. Однако, технически доступны лишь 3 перекиси щелочных металлов, Na₂O₂ (NaO), NaO₂ и KO₂, причем из уравнений их реакции 2Na₂O₂+2CO₂->2Na₂CO₃+O₂ и 4KO₂+2CO₂->2K₂CO₃+3O₂ следует, что перекись Э₂О₂ выделит на 2 объема поглощаемого углекислого газа лишь 1 объем кислорода, т.е. будет происходить постепенное снижение концентрации кислорода; в случае перекиси ЭО₂ на 2 объема углекислоты выделяется 3 объема кислорода т.е. давление в изолированной системе, наоборот, будет возрастать. Поэтому на практике используются не чистые перекиси, а их смеси друг с другом в таком отношении, чтобы объем поглощенной углекислоты соответствовал объему выделенного кислорода, либо добавка щелочи для необратимого связывания части углекислоты. Вот состав типичных используемых в изолирующих противогазах патронов: КО₂ - 83%, СаО - 15%, асбест - 2%; NаО₂ – 71%, Nа₂О₂ – 11%, Са(OН)₂ – 15%, NаОН – 3%. В целом-же, эти системы несовершенны т.к. имеют массу мелких недостатков, кроме того, подводники жалуются на порчу зубов.

Получить пероксиды щелочных металлов достаточно трудно, для этого нужно сжигать чистые натрий или калий в кислороде.

[chemister2010]

В небольших космических кораблях раньше использовали смесь пероксида лития и надпероксида калия (наименьший вес на единицу выделяемого кислорода).

На МКС регенерация воздуха сорбцией углекислого газа и выбрасыванием его в космос. Недостаток кислорода восполняется электролизом воды.

https://habr.com/ru/articles/429710/

 

Можно еще вымораживать углекислый газ, но это более расходно по энергии. В экстренных ситуациях его тупо поглощают, без возмещения кислорода.

[Mарсианин]

В 27.03.2024 в 21:59, Shizuma Eiku сказал:

Так просто из углекислоты кислород нельзя получить, самый оптимальный вариант это развести фотосинтезирующие растения или цианобактерии, они за счет света осуществят фотосинтез.

...

Получить пероксиды щелочных металлов достаточно трудно, для этого нужно сжигать чистые натрий или калий в кислороде.

 

В 27.03.2024 в 22:15, chemister2010 сказал:

В небольших космических кораблях раньше использовали смесь пероксида лития и надпероксида калия (наименьший вес на единицу выделяемого кислорода).

На МКС регенерация воздуха сорбцией углекислого газа и выбрасыванием его в космос. Недостаток кислорода восполняется электролизом воды.

https://habr.com/ru/articles/429710/

 

Можно еще вымораживать углекислый газ, но это более расходно по энергии. В экстренных ситуациях его тупо поглощают, без возмещения кислорода.

 

Ребята, спасибо огромное!!!

 

Наверное, тогда буду строить установку электролиза, с пероксидами - не мой технологический уровень.

Просто построю демонстратор электролизной установки, покажу, как собираем кислород и он попадает в атмосферу "аквариума" с космонавтами, и на этом все.

[Shizuma Eiku]

В 27.03.2024 в 20:28, Mарсианин сказал:

Наверное, тогда буду строить установку электролиза, с пероксидами - не мой технологический уровень.

Нет, надо просто подойти к руководителю и честно признаться что в данной теме ничего не понятно и маловероятно что ею когда-либо удастся полностью овладеть. Правильнее будет заняться более понятной и близкой темой.

[Arkadiy]

Преподаватель  у вас слишком зеленый для авиакосмической специальности

Как вариант , как в изолирующем противогазе, реакция углекислого газа с надперекисью калия

2СО₂  + 4КО₂ = 2К₂СО₃  + 3О₂

[Mарсианин]

Ребята, всем доброе утро!

Вопрос - а если я просто сделаю поглотитель CO2? То есть, смесь NaOH + Ca(OH)2 (каустическая сода + гашеная известь), смешаю, смочу, перемешаю, чтобы получились такие гранулки, затем упакую в мешочек из ткани, уложу в трубу и подведу кулер от компа к ней, чтобы он прогонял через этот мешочек уже "надышанный" воздух с высоким содержанием CO2?

 

Как думаете, это рабочий вариант?

 

Нехватку молекул O2 затем (те, что будут связываться этим поглотителем из CO2), я компенсирую "поддувом" воздуха из сжатого баллона с воздухом (чтобы попроще, даже не кислород, а просто сжатый воздух).

 

С электролизером как-то очень опасно получается - если я разлагаю воду на кислород и водород, то куда водород тогда девать?

Собрать я его не могу (у меня простейший прототип, я студент же, это просто проект). А если он пойдет смешиваться с кислородом - образуется "гремучий газ" и может все нафиг взлететь на воздух (чего бы очень не хотелось).

 

Если вариант с поглотителем - нормальный, могли бы посоветовать состав такого поглотителя (сколько долей NaOH и гашеной извести Ca(OH)2 взять, и как лучше из них сформовать "картридж" для прогонки воздуха?

 

Спасибо!

Каустическая сода у меня есть, очень хорошая, свежая.

За известкой сейчас схожу на рынок, погашу ее в ведерке эмалированном.

 

Под сам демонстратор-прототип взял аквариум, положил на бок, сделал герметичную крышку, на задней части которой и хочу собрать эту установку.

А внутри аквариума - поставлю датчик CO2 и подведу трубу, в которую я буду выдыхать (чтобы повысить там уровень CO2).

Пока как-то так 😸