Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2273
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
  • 02.04 05:01
  • 15317
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 02.04 03:51
  • 1
Мерц идет на конфликт с Трампом: три главных риска (Der Spiegel, Германия)
  • 01.04 21:18
  • 0
Комментарий к "Как американские подводные лодки помогли США победить в холодной войне"
  • 01.04 20:37
  • 1
Эксперты разъяснили разницу между лунными миссиями «Аполлон» и «Артемида»
  • 01.04 15:43
  • 855
Подушка безопасности Ирана на фоне слов Израиля о недостаточности вывоза урана
  • 01.04 05:02
  • 0
Комментарий к "Трамп и ближайший союзник Путина: к чему внезапное сближение (Newsweek, США)"
  • 31.03 06:17
  • 111
МС-21 готовится к первому полету
  • 30.03 22:22
  • 3
Путин назвал СВО праведным боем за мирную жизнь будущих поколений
  • 30.03 19:52
  • 3
Новейший российский «Союз-5» впервые запустят 2 апреля
  • 30.03 16:58
  • 1
США впервые развернули против Ирана безэкипажные катера
  • 30.03 10:38
  • 4
Появились доказательства уничтожения Ираном самолёта E-3 Sentry AWACS ВВС США
  • 30.03 03:23
  • 1
Сценарии развития конфликта с Ираном: Трамп ищет выход (Süddeutsche Zeitung, Германия)
  • 30.03 02:45
  • 3
Трамп и ближайший союзник Путина: к чему внезапное сближение (Newsweek, США)
  • 29.03 19:24
  • 1
В США разработали беспилотный пикап с установкой РЭБ для борьбы с дронами
  • 29.03 17:29
  • 13
Легкий военно-транспортный самолет Ил-112В