Разграждането на въглеродния диоксид без биологичен посредник отдавна е сред основните пречки пред дълбоководните автономни апарати и междупланетните мисии. В естествената си среда растенията използват сложни ензимни вериги и водородни преносители, за да фиксират въглерода, но термодинамичният брутен добив на естествената фотосинтеза е нисък – обикновено под три процента от уловената слънчева енергия. Поради тази причина химическата индустрия разчита на процеси като реакцията на Сабатие, при която въглеродният диоксид реагира с водород при висока температура, за да даде метан и вода, от която впоследствие чрез електролиза се извлича кислород. Тази верига обаче изисква постоянен ресурс от водород, тежки резервоари под налягане и реактори, работещи при неколкостотин градуса по Целзий.
Китайският изследователски екип предлага алтернативна реакционна пътека, при която водородът е напълно премахнат от уравнението. В публикуваните данни се описва двустепенен електрохимичен процес, базиран на литиев посредник. Катодът на устройството използва наноструктуриран катализатор от рутений и кобалт, а анодът е изграден от метален литий. При подаване на въглероден диоксид към катода протича редукция, при която газът взаимодейства с литиевите йони до образуването на литиев карбонат. Впоследствие този междинен продукт се разгражда до литиев оксид и твърд въглерод. Втората фаза разчита на електрокаталитично окисление, което връща литиевия оксид до литиеви йони, освобождавайки газообразен кислород.
Тук обаче започват пробойните в теорията, които всеки опитен химик или системен инженер забелязва веднага. Използването на рутений – платинов метал с изключително ограничени световни запаси и цена, която варира драстично спрямо геополитическата конюнктура – прави технологията трудно скалируема за масово индустриално приложение на Земята. Освен това металният литий е реактивен елемент, който изисква абсолютна изолация от влага. Дори минимални следи от водна пара в обработвания газ могат да доведат до странични реакции, образуване на литиев хидроксид и бърза деградация на анода.
Архивното гробище на патентните бюра е пълно с подобни клетки, които работят безупречно в продължение на 500 часа в стерилна лабораторна среда, но отказват при първия досег със запрашен или влажен индустриален въздух. Подобни инженерни задънени улици бяхме анализирали подробно при прегледа на алтернативните горивни клетки и батерии за военния флот, където теоретичната ефективност рядко издържа на теренните вибрации и замърсяванията.
Когато става въпрос за приложение в марсианска среда, логистичната реалност става още по-сурова. Атмосферата на Марс наистина се състои от над 95 процента въглероден диоксид, но нейното средно налягане на повърхността е едва около 600 паскала – под един процент от земното атмосферно налягане. Изследователите от Нанкин твърдят, че са тествали своето устройство със симулирана марсианска смес, съдържаща 1 процент въглероден диоксид в аргонова матрица. В публикуваните от тях материали обаче липсват конкретни измервания за дебита на произведения кислород при тези специфични условия.
