Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2527
0
0
Фото:Denes Kozma / Unsplash
Фото:Denes Kozma / Unsplash.

Ученые Великобритании раскрыли снижение выработки кислорода при малой гравитации

Ученые Университета Глазго в Великобритании раскрыли, что электролиз воды будет производить меньше кислорода на Луне и Марсе либо будет более энергозатратным, чем на Земле, из-за более слабой гравитации. Результаты, опубликованные в Nature Communication, позволяют заранее понять проблемы, с которыми столкнутся космические колонии при потреблении ресурсов, доступных на небесных телах Солнечной системы.

Поведение пузырьков кислорода на поверхности электрода, погруженного в воду, зависит от гравитации, что напрямую влияет на эффективность электрохимического производства кислорода. Хотя исследователи проводили эксперименты с электролизерами в условиях нулевой гравитации при параболическом полете, нет данных о том, как они работают при небольшой силе тяжести.

В условиях микрогравитации преобладающим фактором образования пузырьков кислорода является не плавучесть, которая зависит от силы тяжести, а сила межфазного натяжения, которая удерживает пузырьки на поверхности электрода пока те растут. В результате вокруг электрода образуется толстый слой пузырьковой пены, что уменьшает электрокаталитическую площадь и увеличивает омическое сопротивление (то есть потери энергии постоянного тока) и анодное перенапряжение, которое соответствует дополнительным энергетическим затратам на электролиз. В условиях гипергравитации, имитируемых в центрифуге, эффективность электролиза, наоборот, увеличивается.

Для имитации притяжения меньше земного исследователи использовали центрифуги, куда поместили четыре электролитические ячейки, в ходе параболического полета. Были изучены два режима работы электролизера — потенциостатический и гальваностатический. В первом случае система поддерживает постоянную величину потенциала электрода, а во втором — силу тока. Хотя гальваностатический режим в промышленных системах используют чаще, контроль напряжения ниже определенного уровня в потенциостатических режимах может быть важен, чтобы снижать разложение электролита и избежать появления нежелательных примесей, затрудняющих очистку. Кроме того, это может способствовать неполному восстановлению оксидов в лунном реголите, как наиболее эффективному способу извлечь кислород.

Оказалось, что в условиях лунной и марсианской гравитации (0,166g и 0,376g) при потенциостатическом режиме выработка кислорода может снижаться примерно на 11 и 6 процентов по сравнению с земными условиями (1g). В гальваностатическом режиме возможно увеличение энергопотребления из-за более высокого рабочего потенциала. В условиях низкой гравитации такие затраты могут оказаться значительными, что должно учитываться при проектировании космических электролизеров. В некоторых случаях, считают ученые, уменьшение выработки кислорода может быть даже предпочтительнее.

Права на данный материал принадлежат
Материал размещён правообладателем в открытом доступе
  • В новости упоминаются
Хотите оставить комментарий? Зарегистрируйтесь и/или Войдите и общайтесь!
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ
Ежедневная рассылка новостей ВПК на электронный почтовый ящик
  • Разделы новостей
  • Обсуждаемое
    Обновить
  • 27.07 20:36
  • 0
Комментарий к "Октябрьская революция — тормоз в образовании русского народа"
  • 27.07 20:30
  • 2
«Снесем все к чертовой матери!» Стоит ли России ударить по производителям БПЛА в Европе?
  • 27.07 19:44
  • 0
Комментарий к "«Снесем все к чертовой матери!» Стоит ли России ударить по производителям БПЛА в Европе?"
  • 27.07 19:10
  • 0
Комментарий к "Путин исключил агрессию со стороны России в украинском конфликте"
  • 27.07 18:48
  • 16341
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 27.07 11:56
  • 1
Не сигнальте роботам: как беспилотные грузовики «КАМАЗ» осваивают дороги России
  • 27.07 11:40
  • 1
Илон Маск призвал к уступкам России для завершения украинского конфликта
  • 27.07 06:04
  • 0
Без комментариев - статья "Полуколониальная Россия начала XX века, отставание во всём, пропасть между бедными и богатыми"
  • 27.07 05:46
  • 0
Комментарий к "Чем события 1917 года «аукнулись» нам в 1941 году"
  • 27.07 04:16
  • 0
Комментарий к "«Багратион»: как советские войска за два месяца разгромили группу армий «Центр»"
  • 26.07 23:35
  • 1
Беспилотная преграда
  • 26.07 22:11
  • 0
Комментарий к "Маркс предсказал современный мир... но ошибся в самом важном"
  • 26.07 20:09
  • 0
Комментарий к "Физический предел познания существует. И мы уже близки к нему?"
  • 26.07 05:49
  • 1
Комментарий к "Ваш взгляд буквально управляет материей: почему кот Шрёдингера до сих пор ставит физиков в тупик"
  • 26.07 04:53
  • 0
Комментарий к "Экономический подъем Российской империи в 1913 году и причины ее краха"