Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2523
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
  • 25.07 18:59
  • 2
ТОС из рукава: в войсках создан тяжелый огнеметный спецназ
  • 25.07 11:16
  • 1
Лавров указал США реальный путь завершения конфликта на Украине
  • 25.07 11:06
  • 3
Индонезия захотела построить космодром совместно с Россией
  • 25.07 06:37
  • 0
Комментарий к "Броня России. «Чёрный орёл», одна из лучших модификаций Т-80, 1989"
  • 25.07 04:54
  • 0
Комментарий к "Советская 5В55 станет основой европейской системы ПВО"
  • 25.07 02:04
  • 3
Комментарий к "Математика и Бог: почему точные науки ведут к вере, а не от неё"
  • 25.07 00:16
  • 16338
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 25.07 00:00
  • 0
Комментарий к "Что, если... сознание — не побочный эффект мозга, а фундаментальная сила физики?"
  • 24.07 23:04
  • 0
Комментарий к "В Польше заявили о создании сильнейшей армии в Европе"
  • 24.07 20:52
  • 0
Комментарий к "Почему наука не может описать мир без человека: феноменологический взгляд на физику"
  • 24.07 18:08
  • 2
На Западе оценили советскую ракету 5В55
  • 23.07 23:58
  • 0
Почти что ч. 3 - комментарий к "Пробить броню «Тигра»: как Красная армия научилась справляться с германским «зверинцем»"
  • 23.07 21:16
  • 0
Комментарий ко 2-ой части - "Танковые наступательные операции в эпоху дронов"
  • 23.07 20:21
  • 0
Комментарий к 1-ой части - "Нерадостное будущее бронированных монстров. Танкам пора на покой"
  • 23.07 12:09
  • 1
В зоне СВО появился модернизированный «Штурмовик»