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

[Shizuma Eiku]

В 30.03.2024 в 20:15, yatcheh сказал:

Единственное эффективное решение этой проблемы - фотосинтез с хлорофиллом.

Вот вот. Развести какие-нибудь цианобактерии (у которых, в отличии от растений, нет необходимости в гравитации и строгом расположении корней), светить на них лампой от солнечной панели, а когда они разрастутся, космонавтам скармливать образовавшуюся биомассу Воспроизведение пищевой цепочки, которая осуществляется на Земле.

[Mарсианин]

В 30.03.2024 в 22:15, yatcheh сказал:

При чём тут вообще пероксиды, если речь идёт о ВОССТАНОВЛЕНИИ кислорода из СО2?

Реакция с пероксидом - это замещение. С таким же успехом пероксид можно заменить мешком извести и кислородным баллоном.

Единственное эффективное решение этой проблемы - фотосинтез с хлорофиллом. Никакая горячая химия не позволит создать замкнутый цикл оборота кислорода/углерода при такой же эффективности.

 

Извините пожалуйста, но ведь на космических станциях и в подлодках не используют "биологический" способ.

Там регенерация же идет? Или я заблуждаюсь?

 

Вообще, я не очень понимаю, какой метод доступней:

1) связывать СО2 + поддавать новый О2 из баллона

или

2) связывать С из молекул СО2, чтобы кислород не нужно было добавлять?

 

Я уже думал купить регенерирующий патрон для противогаза, вроде РГ-4 или РГ-7, но это будет как читерство. Я же хочу научиться сам, как будущий инженер.

Иначе грош мне цена, если я беру покупные компоненты, когда могу докопаться до сути и сам что-то создать.

[yatcheh]

В 06.04.2024 в 14:24, Mарсианин сказал:

Извините пожалуйста, но ведь на космических станциях и в подлодках не используют "биологический" способ.

Там регенерация же идет? Или я заблуждаюсь?

 

Не используют. Ввиду недостатка площади для размещения регенерирующей установки.

В строгом смысле слова "регенерация кислорода из СО2" означает разложение СО2 на углерод и кислород. А "регенерирующий" патрон - это просто возимый запас кислорода, как баллон. Только он ещё и СО2 поглощает.

[Shizuma Eiku]

В 06.04.2024 в 14:24, Mарсианин сказал:

Вообще, я не очень понимаю, какой метод доступней:

1) связывать СО2 + поддавать новый О2 из баллона

или

2) связывать С из молекул СО2, чтобы кислород не нужно было добавлять?

Проще обменивать углекислоту на равный объем кислорода т.к. в таком случае не нужно следить за его уровнем.

Тем не менее, что выгоднее можно прикинуть по расчетам.

Для реакции 2CO₂+Na₂O₂+2NaO₂=2Na₂CO₃+2O₂ надо на 1 моль углекислоты 1/2 моль или 39г Na₂O₂ и 1 моль NaO₂, или 55г при идеальном протекании реакции, суммарно не менее 94 г регенерирующей смеси. Если же углекислота будет поглощаться гидроксидом натрия 2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O и компенсироваться соответствующим количеством кислорода из баллона, то на 1 моль углекислоты потребуется 2 моль гидроксида натрия или 80г и 32г кислорода, сжатого в баллоне, суммарно 112 г, не считая массы баллона. В общем, массу нужных веществ нужно умножить на 1.3-1.5 т.к. некоторая часть останется непрореагировавшей, что-то должно быть "про запас", а также для компенсации не 100% содержания вещества в реактиве. Поскольку масса короба, что для регенерации, что для поглощения, углекислоты будет примерно одинаковой, можно предположить, что регенерация немного выгоднее - на 112/94*100-100=21%. Там будут правда определенные проблемы с парами воды в обоих случаях. Впрочем, для поглощения углекислоты можно использовать и более выгодный СаО, или LiOH, которых для поглощения 1 моля СО₂ нужно соответственно 56г и 48г.

[dmr]

В 06.04.2024 в 16:24, Mарсианин сказал:

какой метод доступней

Смотря какой смысл вкладывать в слово ДОСТУПНЕЙ.

Доступней где, кому, когда, в финансовом или физическом смысле, итд

[dmr]

В оксидах, пероксидах пол моля кислорода занимает объем 30-35см³

В баллоне под давлением 200атм пол моля кислорода занимает объем 56см³. Плюс к балону нужно нечто поглощающее СО2, то в итоге по объему да и массе, выгоднее пероксиды оксиды. Но по цене на нашем шарике, и по возможности свободно купить, проще с балоном

[Максим0]

Встряхну пыль с темы СЖО.

Известные технологии (но в полном наборе нигде так и не реализованные)

0) Выделять углекислоту и водяной пар из воздуха можно поглощая их гигроскопичной щелочной жидкостью с крайне малым собственным давлением паров. А потом нагревом десорбировать. В качестве жидкости предлагаю тетраэтанолэтилендиамин (с ним не работал, но надеюсь что подойдёт). Триэтаноламин (99%), которым я пропитывал фильтр респиратора (работал с фтороводородом), точно работает, но оказался с назойливым запахом, поэтому его не предлагаю - давление паров нужно ещё меньшее.

1) После отгонки воды и углекислоты из тетраэтанолэтилендиамина, смесь паров охлаждается чуть выше 100^оС и первые капельки конденсата, которые должны будут содержать тетраэтанолэтилендиамин, возвращаются на стадию отгонки. Основная часть паров охлаждается чуть выше 0^оС и разделяется на воду и углекислоту.

2) Вода в охлаждаемом электролизере с карбонатом-гидрокарбонатом лития электролитически разлагается. Кислород и водород отфильтровываются от аэрозоля электролита. Кислород возвращается в помещение.

3) Водород (с небольшим избытком) смешивается с углекислым газом и проходит процесс Сабатье - в горячем виде продувается через никелевую вату с образованием метана и водяного пара.

4) Водяной пар конденсируется чуть выше 0^оС и возвращается в электролизер. Полученный метан выпускается в космос и практически весь кислород остаётся на борту, даже будет накапливаться избыток.

5) Вода отгоняется из мочи и после душевой, но не вся - образование осадков не допускается.

Нерешённые проблемы:

6^*) Воду из мочи и душевой отгонять до твёрдых отходов для замыкания по кислороду.

7^*) Из метана получать бензол и водород для замыкания по водороду.

8^*) При отгонке воды из мочи, попутно получается немного аммиака, его достаточно для компенсации потерь азота атмосферы.

Если решить указанные нерешённые проблемы, то борт из макрокомпонентов будет потреблять лишь электричество и обезвоженные продукты питания. Такая полузамкнутая СЖО будет оптимальной для маршрута Земля-Марс. Марс - единственное место для колонизации в Солнечной Системы вне Земли, где сейчас возможно организовать полностью самообеспечивающиеся колонии, поэтому и космические СЖО должны оптимизироваться именно под маршрут низкая околоземная орбита - Фобос.

Изменено 23 Августа, 2024 в 15:55 пользователем Максим0

[BP2]

В 27.03.2024 в 18:28, Mарсианин сказал:

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!

Получите пероксид кальция зачем натрий.   http://chemister.ru/Databases/Chemdatabase/properties.php?dbid=1&id=7540

 

 

 

 

[dmr]

В 23.08.2024 в 21:05, BP2 сказал:

Получите пероксид кальция зачем натрий.   http://chemister.ru/Databases/Chemdatabase/properties.php?dbid=1&id=7540

 

 

 

 

По ссылке написано, на сухую не реагирует с СО2

[chemister2010]

В космосе используют смесь пероксида  лития с надпероксидом калия. Она стабильнее и легче.