Celdas electrolizadoras de óxido sólido (SOEC)
¿El vidrio podría ser la clave de la vida en Marte?
¿Es posible la vida en otros planetas? La agencia espacial estadounidense NASA ha enviado su rover Perseverance a Marte en julio de 2020 en un esfuerzo por responder a esta pregunta. Perseverance llegó a Marte en febrero de 2021 con siete instrumentos únicos a bordo. Ayudará a explorar el planeta mejor que nunca. Uno de los más emocionantes es el MOXIE ("Experimento Mars Oxygen ISRU", con ISRU que significa "Uso de recursos in situ"). El experimento intenta extraer oxígeno de la atmósfera de Marte mediante electrólisis por primera vez. MOXIE utiliza una pila de electrólisis de óxido sólido (SOXE) desarrollada por la empresa estadounidense OXEon Energy. En su recorrido por el espacio, la pila está expuesta a condiciones extremas: no solo debe soportar las vibraciones del lanzamiento del cohete y el impacto del aterrizaje, sino que también debe funcionar a temperaturas entre los -55 °C y más de los 800 °C. Para mantener la alta eficiencia de la pila durante toda la misión, OXEon utiliza selladores vitrocerámicos especiales de SCHOTT.
Cómo funciona MOXIE
MOXIE utiliza una pila de electrólisis de óxido sólido (SOXE) para convertir CO2 en O2, desarrollada por OXEon Energy. Sus elementos de trabajo consisten en celdas apiladas soportadas por electrolitos que están recubiertas con un cátodo en un lado y un ánodo en el otro. Las placas interconectadas separan y dirigen los gases a través de la pila. Estas placas están selladas por la vitrocerámica de SCHOTT, altamente resistente a la temperatura y a prueba de fugas.
Cuando el CO2 fluye sobre el cátodo bajo un potencial eléctrico aplicado, se produce una reacción y se electroliza. El CO se agota y el ion de oxígeno se conduce electroquímicamente a través del SOXE hasta el ánodo, donde se oxida. Los átomos O se combinan para producir O2.
Los sellos de vidrio unen las pilas de electrólisis con uniones herméticas seguras
Durante la producción de la pila de SOXE, el polvo de vidrio se funde para formar una unión entre el electrolito cerámico y la interconexión de metal de la celda. El vidrio de sellado está formulado para adaptarse al coeficiente exacto de expansión térmica de los metales y la cerámica, lo que crea un sellado hermético inflexible que permanece estable incluso cuando cambian las temperaturas. Además, los interconectores de las celdas conmutadas en serie como parte de una pila están aislados eléctricamente por el vidrio sin álcalis, incluso a altas temperaturas.
"Las temperaturas extremas y las fuerzas elevadas representan un reto especial para MOXIE", explica el Dr. Jens Suffner, director técnico de ventas de SCHOTT Electronic Packaging. “Muchos tipos de vidrio se vuelven blandos y elásticos a temperaturas de 500 °C y superiores”. Para evitarlo, SCHOTT utiliza vidrios de sellado especiales con fases cristalinas definidas. Esto mantiene el sello de vidrio hermético al gas y con suficiente resistencia, incluso en las duras condiciones presentes en Marte.
Si MOXIE se lleva a cabo correctamente, podría revolucionar la exploración humana en Marte. El aire respirable necesario para una misión de espacio tripulado podría generarse directamente in situ. El oxígeno creado también se utilizará como oxidante para la producción de combustible para cohetes. Esto resolvería una parte esencial del reto de habilitar un vuelo de regreso. Hasta ahora, el camino hacia el planeta rojo se ha considerado un camino de un solo sentido.
Por qué el vidrio de sellado SCHOTT funciona en Marte
