Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2381
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
  • 28.05 14:27
  • 0
Беларусь как повод: чужая игра на чужом поле
  • 28.05 13:49
  • 0
Политический парадокс
  • 28.05 13:37
  • 15920
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 28.05 10:18
  • 3
Картаполов назвал причину отсутствия ударов по мостам через Днепр
  • 28.05 09:07
  • 0
Фарисеи: «мораль» на публику
  • 28.05 08:00
  • 4
Су-35С уничтожают БПЛА на дальних подступах, рассказал летчик
  • 28.05 06:08
  • 0
Комментарий к "На Западе у Су-35 выявили важные преимущества перед F-35"
  • 27.05 23:58
  • 0
Комментарий к "Партнёрский сюрприз: США на треть сократят число своих истребителей в Европе"
  • 27.05 22:35
  • 0
Комментарий к "Россия поставила Алжиру самые дальнобойные истребители в мире: Су-34 расширяют боевые возможности страны (Military Watch Magazine, США)"
  • 27.05 19:08
  • 0
Комментарий к "Картаполов назвал причину отсутствия ударов по мостам через Днепр"
  • 27.05 18:30
  • 1117
Подушка безопасности Ирана на фоне слов Израиля о недостаточности вывоза урана
  • 27.05 11:52
  • 0
Вглядываясь в перспективу
  • 27.05 11:43
  • 1
Замена легендарным Ан-2 вышла на финишную прямую
  • 27.05 10:48
  • 1
Пентагон поспорил со SpaceX из-за цены на Starlink
  • 27.05 10:43
  • 4
Еще один модернизированный бомбардировщик Ту-160М