Oxygen and fuel production technologies in the Martian environment.

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K20991
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 21:Electrical and electronic engineering and related fields
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Komuro Atsushi 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 助教 (70733137)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 寺本 慶之 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (00635328)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2023-03-31
• Keywords: 大気圧プラズマ / 二酸化炭素 / 火星 / 酸素生成

Outline of Final Research Achievements

In this study, we aimed to apply plasma-based CO2 decomposition technology to oxygen generation on Mars. As part of the basic research, we conducted observation experiments on the various characteristics of positive-polarity pulse streamer discharges in a low-temperature environment. In the CO2 decomposition experiment, a dielectric barrier discharge was generated under a CO2 environment of -40°C and 0.7 kPa. The results confirmed the production of approximately 10% oxygen and 20% carbon monoxide. This study demonstrated that oxygen and carbon monoxide can be generated from CO2 without any issues, even in a pseudo-Mars environment.

Free Research Field

大気圧プラズマ

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

放電プラズマを用いて温室効果ガスであるCO2を処理する研究はこれまでも盛んに行われてきたが、本研究ではCO2を有用な資源としてとらえ、火星環境下という特殊環境下において有効に活用するための方法を提案するものであり、これまでの研究とは一線を画すものである。本研究の成果により、火星環境を模擬した低温かつ低圧環境下においても、CO2からO2とCOを生成できることが示され、また基礎的な研究によりガス温度が放電特性に与える影響も一部明らかになった。本研究がさらに進展し火星環境中で効率よく酸素と燃料を自給できるようになれば、火星探査計画の進展に貢献することができると考えられる。