Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2156
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
  • 20.01 01:24
  • 1
Космический фотоаппарат для внеземных цивилизаций: чем займется телескоп Nancy Grace Roman
  • 19.01 21:02
  • 0
Комментарий к "Названо преимущество танка M1E3 Abrams"
  • 19.01 20:38
  • 13607
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 19.01 20:32
  • 0
Комментарий к "Великобритания не готова к войне с Россией, заявил представитель Министерства обороны (The National Interest, США)"
  • 19.01 20:22
  • 89
МС-21 готовится к первому полету
  • 19.01 16:44
  • 1
Озвучены некоторые данные о нашем «аналоге» Starlink
  • 19.01 06:41
  • 0
Комментарий к "Используя опыт Украины: Польша готовится к нанесению глубоких ударов по России"
  • 19.01 05:24
  • 0
Комментарий к "Сможет ли новый высотный разведывательный самолет "Хищник" сравниться со своим советским предшественником МиГ-25Р? (Military Watch Magazine, США)"
  • 19.01 05:19
  • 6
Китайская пресса раскрыла характеристики стратегической АПЛ нового поколения
  • 19.01 03:44
  • 1
Сможет ли новый высотный разведывательный самолет "Хищник" сравниться со своим советским предшественником МиГ-25Р? (Military Watch Magazine, США)
  • 19.01 02:56
  • 2766
Как насчёт юмористического раздела?
  • 18.01 16:58
  • 1
В США впервые показали «Абрамс» нового поколения
  • 18.01 15:40
  • 23
Отказ от нефти и газа затронет каждого жителя России
  • 17.01 20:22
  • 0
О гидропневматической (управляемой, адаптивной) подвеске, в том числе для танков (в связи с Abrams'ом нового поколения).
  • 17.01 14:55
  • 1
Комментарий к "В США впервые показали «Абрамс» нового поколения"