Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2598
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
  • 26.08 09:44
  • 2
Командующий ВВС заявил о почти полном обновлении парка авиации России
  • 26.08 09:27
  • 2
Российские ЗРК С-400 достигли беспрецедентного поражения целей благодаря новому методу наведения на загоризонтной дальности (Military Watch Magazine, США)
  • 26.08 07:10
  • 2
Швеция радикально изменит методы шпионажа в России
  • 26.08 05:28
  • 0
О современном воздушном бое.
  • 26.08 03:55
  • 1
Путин анонсировал атомный мегапроект: Россия построит АЭС на 30 ГВт
  • 26.08 03:40
  • 1
Эксперт сообщил о применении ПО от Palantir для планирования операций ВСУ
  • 26.08 03:40
  • 1
ОДКБ не взаимодействует с Арменией в военной сфере, заявили в МИД
  • 26.08 03:32
  • 1
Финляндия заказала дронов на €14 млрд
  • 26.08 03:29
  • 2
«Уралдронзавод» представил способный уничтожить здание беспилотник «Упырь-К»
  • 26.08 03:23
  • 1
Временное управление на критически важных объектах инфраструктуры не предполагает национализацию
  • 25.08 13:26
  • 4
Гаражный креатив
  • 25.08 09:01
  • 16393
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 25.08 04:28
  • 2
Охраняющие Москву зенитные ракетно-пушечные комплексы получили новые ракеты
  • 25.08 02:01
  • 1
Зачем самолет США c новейшей системой РЭБ дебютировал над Балтикой
  • 25.08 01:56
  • 1
Новейшие ракеты KN-30 из КНДР могут нести боеголовки массой до 2,5 и 4,5 тонны