Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2093
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
  • 13.12 07:24
  • 11978
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 13.12 06:12
  • 1
Лавров: Россия и США пришли к согласию по послевоенному статусу Украины
  • 13.12 04:57
  • 1561
Корпорация "Иркут" до конца 2018 года поставит ВКС РФ более 30 истребителей Су-30СМ
  • 13.12 03:39
  • 1
Комментарий к "Пора немедленно заканчивать вооруженный конфликт на Украине (Foreign Affairs, США)"
  • 13.12 03:39
  • 1
Комментарий к "НАТО на грани распада: США "покидают" военный альянс, что станет "крупнейшей победой России за последние 80 лет" (Daily Express, Великобритания)"
  • 12.12 23:12
  • 0
Комментарий к "Прости, Украина, мы поступили некрасиво (The Times, Великобритания)"
  • 12.12 18:43
  • 20
Силуанов: время углеводородного сырья уходит, экономике нужны другие «двигатели»
  • 12.12 07:21
  • 0
Комментарий к "Путин заверил, что все разрушенное за время СВО в регионах РФ восстановят"
  • 12.12 05:59
  • 0
Комментарий к паническим статьям о британском ВМФ
  • 12.12 02:43
  • 1
На Западе рассказали о связи Су-57 с ПАК ДА
  • 12.12 00:53
  • 1
Российские Су-34 усовершенствовали
  • 12.12 00:10
  • 1
Командующий ВМС Британии: Россия может лишить нас Атлантики
  • 11.12 23:29
  • 0
Комментарий к "Нет смысла притворяться, что Атлантический альянс все еще жив (The Telegraph UK, Великобритания)"
  • 11.12 20:20
  • 0
Комментарий к "О том, как Германия (опрометчиво) планирует воевать с Россией (The National Interest, США)"
  • 11.12 17:48
  • 0
Варшава не ждет