Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2509
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
  • 18.07 09:19
  • 5
Пентагон впервые за 20 лет скрыл отчет о недостатках истребителей F-35
  • 18.07 07:31
  • 1
Комментарий к "Советские асы сбили 45 самолётов США, потеряв один. Поражение которое Америка не может забыть"
  • 18.07 07:27
  • 1
Комментарий к "Снова «Трудно быть богом». Как новый сериал обойдется с книгой Стругацких"
  • 18.07 03:26
  • 1
Российский микровертолет преодолеет минные поля
  • 18.07 03:03
  • 2
На Западе оценили планы ударов украинской FP-9 по Москве и Санкт-Петербургу
  • 18.07 02:23
  • 11
О Су-57 - свежая (от 19 июня) статье MWM
  • 18.07 02:13
  • 2
На Западе объяснили секрет успешного перехвата ВС России украинских «Фламинго»
  • 17.07 20:23
  • 132
МС-21 готовится к первому полету
  • 17.07 09:58
  • 1
«Кто командир дивизии – ты или я?» Чем грозит частая смена министров обороны на Украине
  • 16.07 21:38
  • 0
Комментарий к "Шерман в РККА: как надёжный танк стал заложником плохой системы"
  • 16.07 19:58
  • 1
Комментарий к "Почему советский сериал 1980 года «Шерлок Холмс и доктор Ватсон» один из лучших экранизированных произведений Артура Конан Дойля?"
  • 16.07 18:15
  • 0
Комментарий к "«Нет аналогов в мире». Почему лучший автомат заряжания для танков не ставят на Т-90М?"
  • 16.07 11:40
  • 16303
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 16.07 06:56
  • 0
Комментарий к "Почему православная вера в Российской империи держалась исключительно на штыках"
  • 16.07 06:12
  • 0
Пояснения к "А если сравнить некоторые войны"