Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2639
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
  • 11.09 08:42
  • 1
Вперёд, в прошлое! Дряхлые Ан-28 заменят так и не вылезший из пеленок "Байкал"
  • 11.09 08:15
  • 3
В России назвали четыре сценария СВО
  • 11.09 04:48
  • 1
К Новому году российские операторы дронов продегустируют русский Starlink
  • 11.09 04:34
  • 1
«Возникает ассоциация с «Бисмарком»: западная оценка крейсера «Адмирал Нахимов»
  • 11.09 04:18
  • 1
Российский производитель поставит в Индию более 100 самолётов Ил-114-300
  • 11.09 03:45
  • 0
Комментарий к "Украина отчаянно пытается противостоять российским баллистическим ракетам (The Economist, Великобритания)"
  • 11.09 01:43
  • 0
Комментарий к "России еще долго придется пополнять запасы вооружений, заявил Медведев"
  • 11.09 01:21
  • 0
Комментарий к ""Прямых аналогов у Запада нет": Эксперт "РГ" - о том, какую технику показала Россия на выставке в Египте"
  • 10.09 21:56
  • 0
Комментарий к "В России назвали четыре сценария СВО"
  • 10.09 20:01
  • 1
Для защиты космических аппаратов предложили использовать алюминиевые «яйца»
  • 10.09 19:39
  • 1
Комментарий к "Стремительная модернизация российского атомного подводного флота насторожила НАТО (Military Watch Magazine, США)"
  • 10.09 03:16
  • 1
Вторая жизнь «Осы»: на Украине создали замену заканчивающимся советским ракетам
  • 09.09 14:18
  • 1
В Ростехе раскрыли принцип работы барражирующего боеприпаса "Дань-Т"
  • 09.09 10:06
  • 1
Власти США разработали план действий на случай существования инопланетян
  • 09.09 10:00
  • 1
«Проекты США под угрозой»: Пентагон больше не публикует оценку своих программ