Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2352
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
  • 16.05 15:53
  • 1
Боевые самолеты России превзошли вооружение НАТО
  • 16.05 15:37
  • 15817
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 16.05 15:18
  • 4
В России появится собственный 90-нанометровый литограф
  • 16.05 15:13
  • 1
Путин рассказал об укреплении технологического суверенитета России
  • 16.05 10:53
  • 2
ОДК внедрила высокоэффективный метод получения нанокомпозитных покрытий лопаток авиадвигателей
  • 16.05 10:22
  • 131
Обзор программы создания Ил-114-300
  • 16.05 02:51
  • 2
Украинцы стали «расходником» Франции в Африке
  • 16.05 00:07
  • 0
Комментарий к "Рубио назвал вторую армию мира"
  • 15.05 23:31
  • 0
Комментарий к "Болевое воздействие: запад Украины перестал быть безопасным для грузов НАТО"
  • 15.05 22:41
  • 1
О подходе к определению "лучшего" танка (точнее, ОБТ).
  • 15.05 22:29
  • 545
Международные расчеты, минуя доллар, по странам
  • 15.05 20:27
  • 0
Комментарий к "Александр Сладков отреагировал на слухи о «каком-то летнем нашем наступлении»"
  • 15.05 12:52
  • 2
Новая российская подводная лодка с ядерными торпедами будет искать бреши в подводной обороне США (Asia Times, Гонконг)
  • 15.05 12:44
  • 2
Мощность российских лазеров для поражения БПЛА раскрыли
  • 15.05 12:33
  • 1
В сеть попали новые кадры лётных испытаний китайского самолета ДРЛО KJ-3000