Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2238
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
  • 09.03 07:22
  • 390
Подушка безопасности Ирана на фоне слов Израиля о недостаточности вывоза урана
  • 09.03 05:31
  • 1
Компания Leonardo представила концепт перспективного конвертоплана для военных
  • 09.03 05:22
  • 1
Самый опасный иранский стелс-беспилотник Hadid-110 начал атаковать цели
  • 09.03 04:53
  • 1
"Действует вне рамок": в Пентагоне сделали громкое заявление о "Рубиконе"
  • 09.03 04:42
  • 4
«Мы уже победили»: Трампу не нужен британский авианосец на Ближнем Востоке
  • 09.03 01:58
  • 1
В противостоянии с США Иран начинает игру вдолгую
  • 09.03 01:38
  • 5
В США рассказали о мести Ирану за повреждение авианосца
  • 09.03 01:24
  • 14848
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 08.03 16:26
  • 2
В США российское «Изделие 30» сочли «головной болью» для Украины
  • 08.03 13:37
  • 1
Комментарий к "В России прокомментировали заявления о якобы сбитом Як-130 Ирана"
  • 07.03 21:57
  • 0
Комментарий к "Иран против США: технологические возможности стран на поле боя"
  • 07.03 14:13
  • 105
МС-21 готовится к первому полету
  • 07.03 12:44
  • 1
В зоне СВО заметили танк с ЗЭТ-1
  • 07.03 12:38
  • 2
Трамп: Америка обладает безграничными запасами оружия и может воевать вечно
  • 07.03 08:21
  • 0
По поводу "Макрон разбушевался: сможет ли президент Франции взять Европу под ядерное крыло"