Работа привычного двигателя внутреннего сгорания основана на реакции сгорания топлива в кислороде воздуха, газообразные продукты которой, расширяясь, толкают поршень. Предложите, как модифицировать устройство транспортного средства будущего с двигателем внутреннего сгорания для планеты с азотно-метановой атмосферой, с атмосферой из углекислого газа или с атмосферой из хлора и аргона. Какие вещества будут вступать в реакцию, как будет осуществляться их подача, насколько эффективен будет двигатель и насколько оправданно будет его использование?

Для ответа, прежде всего, нужно подобрать такие реакции, которые в результате будут давать газообразные вещества, увеличивающие объем системы. Рассмотрим варианты протекания реакций в предложенных атмосферах.

Азотно-метановая атмосфера

Азот инертен, поэтому в такой атмосфере реакционной способностью обладает лишь метан. Рассмотрим возможные реакции метана:

1. СН4 + Br2 = CH3Br + HBr, результат не функционален, так как объем не изменился, и взаимодействие происходит при наличии освещения, что не приемлемо. Рассмотрим вариант горения:

2. CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O, объем системы увеличивается, а устройство двигателя следует модифицировать таким образом, чтобы из одной камеры подавался метан, а из другой - кислород, при этом подача реагентов должна быть строго дозирована, чтобы избежать получения взрывоопасной смеси.

3. CH4 + CO2→ 2CO + 2H2, при углекислотной конверсии метана осуществляется получение синтез газа, а объем двукратно возрастает.

4. 2CH4 → HC≡CH + 3H2 (t = 1500^oC), крекинг метана приводит к требуемому увеличению объема, однако требует высоких температур.

Атмосфера хлора и аргона

В атмосфере хлора и аргона возможно использование хлоратов, их пытаются применять в качестве твердого ракетного топлива.

3Cl2 + 6KOH → 5KCl + KClO3 + 3H2O; 2KClO3 = 2KCl + 3O2; 2KClO3 + H2C2O4 = K2CO3 + 2ClO2 + CO2 + H2O.

Использование хлора в качестве топлива не осуществимо в его чистом виде, требуются дополнительные затраты для его приведения в хлорат для последующего разложения, что не имеет смысла, тем более возникает дополнительный вопрос с очисткой двигателя от нелетучих продуктов.

Рассмотренные варианты использования двигателя в наших условиях не эффективны, энергозатратны и не оправдывают возможность применения.