Células eletrolisadoras de óxido sólido (SOEC)
O vidro poderia ser a chave para a vida em Marte?
É possível existir vida em outros planetas? A agência espacial dos EUA, a NASA, enviou seu rover Perseverance para Marte em julho de 2020 em um esforço para responder a essa pergunta. O Perseverance aterrissou em março de 2021 com sete instrumentos exclusivos a bordo. Eles ajudarão a explorar o planeta melhor do que nunca. Um dos mais interessantes é a MOXIE (“Experiência ISRU de oxigênio em Marte”, onde ISRU significa “utilização de recursos in-situ”). A experiência tenta extrair oxigênio do dióxido de carbono da atmosfera de Marte por meio de eletrólise pela primeira vez. A MOXIE usa uma pilha de eletrólise de óxido sólido (SOXE) desenvolvida pela empresa americana OXEon Energy. Em sua jornada pelo espaço, a pilha é exposta a condições extremas: ela não apenas deve suportar as vibrações do lançamento do foguete e o impacto da aterrissagem, mas também funcionar em temperaturas que variam de -55 °C a mais de 800 °C. Para manter a alta eficiência da pilha ao longo da duração da missão, a OXEon utiliza selantes especiais de vitrocerâmica da SCHOTT.
Como funciona a MOXIE
A MOXIE usa uma pilha de eletrólise de óxido sólido (SOXE) para converter CO2 em O2, desenvolvida pela OXEon Energy. Seus elementos operacionais consistem em células empilhadas suportadas por eletrólitos e que são revestidas com um cátodo de um lado e um ânodo do outro. As placas interconectadas separam e direcionam os gases através da pilha. Essas placas são vedadas pela vitrocerâmica altamente resistente à temperatura e à prova de vazamentos da SCHOTT.
Quando o CO2 flui sobre o cátodo sob um potencial elétrico aplicado, ocorre uma reação e é eletrolisado. O CO é exaurido e o íon de oxigênio é conduzido de modo eletroquímico através do SOXE até o ânodo, onde é oxidado. Os átomos O se combinam para produzir O2.
As vedações de vidro unem as pilhas de eletrólise com uniões herméticas seguras
Durante a produção da pilha de SOXE, o pó de vidro é fundido para formar uma ligação entre o eletrólito cerâmico e a interconexão de metal da célula. O vidro de vedação é formulado para corresponder ao coeficiente exato de expansão térmica dos metais e da cerâmica, criando uma vedação hermética firme que permanece estável mesmo quando as temperaturas mudam. Além disso, os interconectores das células que são alternadas em série como parte de uma pilha são eletricamente isolados pelo vidro sem álcalis, mesmo em altas temperaturas.
“As temperaturas extremas e as altas forças apresentam um desafio especial para a MOXIE”, explica o Dr. Jens Suffner, gerente técnico de vendas da SCHOTT Electronic Packaging. “Muitos tipos de vidro tornam-se macios e elásticos a temperaturas de 500 °C e mais altas.” Para evitar isso, a SCHOTT usa vidros de vedação especiais com fases cristalinas definidas. Isso mantém a vedação de vidro estanque a gases e no lugar com resistência suficiente, mesmo sob as condições adversas presentes em Marte.
Com o sucesso da MOXIE, ela pode revolucionar a exploração humana em Marte. O ar respirável necessário para uma missão tripulada ao espaço pode ser gerado diretamente no local. O oxigênio criado também será usado como oxidante para a produção de combustível para foguetes. Isso resolveria uma parte essencial do desafio de um voo de volta. Até agora, a estrada para o planeta vermelho foi vista como uma via de mão única.
Por que o vidro de vedação SCHOTT prospera em Marte
