Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

1760
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
  • 17.01 10:18
  • 1
Аналог "Арматы" из КНДР - танк М2020 обрел комплекс, сбивающий дроны и ПТУР
  • 17.01 05:22
  • 6
Военное строительство РФ за последние 20-25 лет.
  • 17.01 04:22
  • 4
В США ремонт «Адмирала Нахимова» назвали тщеславным проектом
  • 16.01 22:50
  • 1
Rheinmetall поставит ВС Германии мобильные пункты оказания медицинской помощи
  • 16.01 22:39
  • 1
Российские КамАЗы получили броню
  • 16.01 22:23
  • 15
Против дронов и скрытых целей. В российскую армию поступают новые зенитки
  • 16.01 19:04
  • 7023
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 16.01 18:24
  • 162
Россия приняла на вооружение новую боевую машину поддержки танков "Терминатор-2", разработанную специально для уличных боев: это настоящий "комбайн смерти"! (Sohu, Китай)
  • 16.01 13:41
  • 1
На Землю упадет созданная в интересах Пентагона капсула W-2
  • 16.01 06:53
  • 1
Взгляд в будущее. Беларусь и Запад – диалог или санкции
  • 16.01 05:19
  • 0
О перспективах развития корабельного состава ВМФ в США и РФ
  • 16.01 02:25
  • 1
Ответ на "Россия занимает третье место в рейтинге ведущих военно-морских держав"
  • 16.01 01:34
  • 1
ОСК завершила эскизное проектирование САПР тяжелого класса
  • 15.01 18:07
  • 1
Словакия может стать первым заказчиком легкого танка CV-90120-T
  • 15.01 17:53
  • 1
Т-62М для СВО: чем они превосходят "афганские" варианты танка