Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

1846
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
  • 01.06 17:03
  • 9110
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 01.06 14:40
  • 13
Зачем и без того мощной авиационной ракете «ядерная» модернизация?
  • 01.06 14:29
  • 104
Будущее за тяжелыми "противоснарядными" БМП весом в 55 тонн
  • 01.06 09:37
  • 2
Комитет Сената рекомендовал утвердить кандидатуру Айзекмана на пост главы NASA
  • 01.06 08:43
  • 312
Космонавтика Илона Маска
  • 01.06 06:49
  • 0
О "Черноморском флоте сегодня"
  • 01.06 05:37
  • 7
SCMP: Эксперты предполагают, что секретный китайский истребитель J-36 не предназначен для ведения воздушного боя
  • 01.06 05:34
  • 2
Грозит ли нам восстание машин?
  • 01.06 05:22
  • 1486
Корпорация "Иркут" до конца 2018 года поставит ВКС РФ более 30 истребителей Су-30СМ
  • 01.06 05:13
  • 315
Главком ВМФ России: проработан вопрос о создании нового авианосца
  • 01.06 04:15
  • 0
По поводу качественного и численного состава ЧФ
  • 01.06 00:59
  • 1
Ответ на "Ковальчук: москитный флот для РФ имел бы преимущества перед большими кораблями"
  • 31.05 20:29
  • 1
У России есть стратегический резерв для отражения атак украинских БПЛА
  • 31.05 20:07
  • 1
Запущенная с "Иноходца" ракета Х-БПЛА (ТКБ-1030) сожгла бронемашину ВСУ
  • 31.05 20:01
  • 1
На Западе у российского ударного «Охотника» обнаружили «неожиданную проблему»