Tạo oxy trên mặt trăng
Chương trình xây dựng một trạm vũ trụ trên mặt trăng để con người có thể tiếp tục chinh phục khoảng không vũ trụ đã được tính đến từ nhiều năm nay. Một trong những điều kiện để thực hiện được điều đó là trạm phải được cung cấp oxy. Đã nhiều năm Cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ (NASA) tìm kiếm phương pháp tạo oxy trên mặt trăng.
Vào năm 2005, một giải thưởng trị giá 250 ngàn USD đã được trao cho nhóm nghiên cứu đầu tiên với thành công chế tạo bộ kít có thể chiết 5kg oxy từ mẫu đã mô phỏng giống như đá trên mặt trăng với thời gian thực hiện trong 8 tiếng. Với sự tài trợ của Ủy ban vũ trụ California, trị giá giải thưởng cho các phương pháp sản xuất oxy từ đá trên mặt trăng đã được nâng tới 1 triệu USD vào năm 2008.
Theo ước tính của các nhà khoa học, giá vận chuyển 1 tấn oxy lên mặt trăng lên tới 100 triệu USD. Chính vì vậy thành công trong của phương pháp sản xuất oxy mặt trăng có một ý nghĩa rất lớn.
Vào tuần trước một nhóm nghiên cứu tại Cambridge (Anh) đã công bố thành công mới trong lĩnh vực này tại Hội nghị quốc tế về Hóa và Hóa ứng dụng tổ chức tại Glasgow (Anh).
Theo Derek Fray, một nhà hóa học vật liệu, nhóm nghiên đã cải biến quy trình tách kim loại và các hợp kim từ oxit kim loại (phát minh được công bố năm 2000). Hợp chất oxit (cũng có mặt trên mặt trăng) được sử dụng trong phương pháp này. Hệ thống được sử dụng bao gồm: oxit được sử dụng làm cực âm; cácbon là cực dương; các chất dẫn điện có mặt trong canxi clorua nóng chảy.
Dòng điện sẽ tách oxit kim loại khỏi các nguyên tử oxi, ion hóa và hòa tan chúng trong dung dịch Clorua canxi. Oxi mang điện tích âm chuyển về cực dương tại đó chúng sẽ cho điện tử và phản ứng với carbon tạo nên carbon dioxit — quá trình này sẽ làm mòn cực dương. Trong khi đó kim loại sẽ được tạo ra ở phía cực âm.
Để hệ thống có thể sản sinh oxy chứ không phải carbon đioxit, cần có một cực dương "trơ" không cho phép phản ứng tạo carbon đioxit diễn ra. Vậy làm cách nào để hệ thống vẫn hoạt động được? Fray cùng đồng nghiệp thấy rằng khả năng dẫn điện của Calcium titanate (calcium titanium oxide, CaTiO3, một chất dẫn điện yếu) sẽ tăng khi có mặt Clorua Rutheni. Hỗn hợp này tạo ra cực dương gần như trơ sau khi hệ thống vận hành 150 giờ. Fray ước tính độ mòn của cực dương này chỉ là 3 cm một năm.
Sau thí nghiệm kiểm tra với mẫu đá mô phỏng do NASA cung cấp, Fray ước tính 3 hệ thống (mỗi hệ thống có độ cao khoảng 1 mét) có thể sản xuất 1 tấn oxy trong một năm. Đặc biệt, điện tiêu thụ để vận hành chúng chỉ là 4,5 kilowat.
Kỹ thuật tương tự đang được nhóm nghiên cứu của Donald Sadoway tại Viện kỹ thuật Massachusetts, Cambridge tiến hành nhưng nhiệt độ cần thiết để vận hành hệ thống tới 1600°C. Vì vậy Fray cho rằng công nghệ mà nhóm của ông đang hoàn thiện tiện lợi hơn rất nhiều.
Nguồn: Nature News
