你的金星殖民地能从CO2中产生什么?

Sabatier反应堆主要使用钢管制造。 该反应是放热的,因此它会自行进行。

CO₂ + 4 H₂ → CH₄ + 2 H₂O + energy 

逆反应的图示:

有一家名为Newlight的公司,该公司使用甲烷(CH3)来制造塑料,他们称之为AirCarbon,这是一种热塑性材料。

金星云中含有硫酸H 2 SO 4和硫化氢H 2S。

从space stackexchange:

金星的一个有趣的好处是,许多主要的工业过程(哈伯过程,萨巴铁反应等)都需要高温和高压才能使热力学得以解决。 在金星上,这意味着“下降”。 🙂

获得氢气和氧气

混合硫循环会产生氢气和水,并且比常规的水电解效率更高。

 H₂SO₄(aq) → H₂O(g) + SO₂(g) + ½ O₂(g) (thermochemical, T > 800 °C) 
SO₂(aq) + 2 H₂O(l) → H₂SO₄(aq) + H₂(g) (electrochemical, T = 80-120 °C)
Net reaction: H₂O(l) → H₂(g) + ½ O₂(g)

结果得到氢气和氧气,可再次用于Sabatier反应以生成甲烷。 这将给我们留下水,甲烷和氧气。

从Karen Rei在space stackexchange处:

不,您无需进行电解即可从H2SO4中提取氧气-您只需加热即可。 H2SO4在高温下分解为H2O + SO3,SO3还原为SO2 + O2。 因此,您可以通过一个简单的过程同时获得H2O和O2。

获得氧气

我们可以使用固体聚合物电解质将水分解为氧气和氢气。 硫酸与热石墨棒反应得到的水。 或者,我们可以做:

 2CO₂ → 2CO + O₂ 

当您使用氧化锆陶瓷膜将CO2加热到1100摄氏度时,会发生这种情况。

一种简单的方法是使用铁铬或铜催化剂生产水和一氧化碳

 CO₂ + H₂ → CO + H₂O 

这是吸热的,但发生在400度,这可能是由其旁边发生的Sabatier反应提供的热量。 无论如何,热量应该是在金星上获得的最小问题,因为铅在表面熔化。

由博世反应制得石墨

铁催化剂和530-730摄氏度,这离您在金星上得到的距离应该不远。

 CO₂ + H₂ → CO + H₂O 
CO + H₂ → C + H₂O

您可以使用石墨制成坩埚来容纳熔融金属。 坩埚是可以在高温下容纳物品的容器。 这很重要,因为我们需要处理高温才能进行化学反应,但会限制金星上金属的进入。

甲醇

得克萨斯大学已开始研究由CO 2制甲醇。 他们使用富含CO 2的水和一些高级催化剂来生产甲醇。

制造塑料和燃料(火星直飞)

火星直达书第467页有一个有趣的讨论,关于如何用CO 2制塑料

这是用于制氧的RWGS(水煤气变换)反应。 使用铁铬或铜催化剂。 简单的钢管,还需要一些。

 H₂ + CO₂ → H₂O + CO 

铁基催化剂

 2 CO + 4 H₂ → C₂H₄ 2 H₂O 

现在我们得到了乙烯,它是制造塑料的重要燃料和关键成分。 我之前讨论了制造聚乙烯塑料的方法。

制备乙烯有很多好处:

  • 乙烯只有2个氢,而不是4个甲烷。 节省我们的氢气,但提供同样多的燃料。
  • 变成液体要容易得多。 不需要像甲烷一样冷和高压。 无需低温。
  • 减少50%的空间。 减少存储空间浪费。
  • 用于制造聚乙烯和聚丙烯以及许多其他塑料的基本成分。

太空堆交易所讨论了如何专门制造抗酸云的塑料:

关于塑料:毫无疑问,理想的表皮材料是具有IR反射添加剂的PTFE共聚物。 就其惊人的耐化学性,耐热性,紫外线稳定性,相对简单的生产工艺等而言,PTFE几乎是针对金星环境而完美设计的。当然,必须用防撕裂材料将其粘合。 通常在地球上,我们会使用尼龙,但对于金星来说确实不理想,生产链很长。 UHMWPE(光谱)可能是更好的选择。 它的单体易于制造,具有极高的抗张强度(高于凯夫拉尔),非常轻(甚至浮在水中)和非常耐磨。 同样,虽然UHMWPE和PTFE都不喜欢粘附任何东西,但它们都是热塑性塑料,因此可以热粘合。