Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2443
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
  • 22.06 11:39
  • 16148
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 22.06 09:54
  • 2
Почему Politico в последний момент отменило статью Лаврова
  • 22.06 05:23
  • 0
Комментарий к "УДОБНАЯ ИСТОРИЯ, ИЛИ КАК ВЫПИЛИТЬ ИЗ ИСТОРИИ РОССИИ XX ВЕК"
  • 22.06 04:03
  • 2
Ушаков: РФ ждёт не выполнения договоренностей Анкориджа, а победы
  • 22.06 03:25
  • 0
Об "Орланах" - от 19fortyfive.
  • 21.06 22:37
  • 0
О российских фрегатах 2-го ранга - от MWM
  • 21.06 21:48
  • 0
О Су-57 - свежая (от 19 июня) статье MWM
  • 21.06 21:05
  • 0
О танковых резервах РФ - от MWM
  • 21.06 20:01
  • 0
О Т-90М и Т-14 - от MWM
  • 21.06 19:40
  • 2
Комментарий к "Террористический расчет: зачем Киев устроил налет на Москву во время саммита в Казани"
  • 21.06 16:47
  • 1
МЧС раскрыло объем финрезерва на случай чрезвычайных ситуаций в России
  • 21.06 10:57
  • 4
Экономические союзы с участием России
  • 21.06 10:18
  • 1
В Московском военном округе начали обучение на дронах-перехватчиках "Елка" с искусственным интеллектом
  • 21.06 04:53
  • 0
Комментарий к "Россия разворачивает глобальную систему морского слежения".
  • 21.06 04:15
  • 0
О статье "Субмарины США "как на ладони": чем опасен российский проект "Гармония"" и "Россия разворачивает глобальную систему морского слежения"