Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2165
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
  • 24.01 19:10
  • 1
Комментарий к "«Ненависть ко всему русскому». Что скрывается за словами главы МО Украины об убийствах"
  • 24.01 15:02
  • 1
Путин призвал оснащать ВС РФ умной техникой на базе отечественных решений
  • 24.01 14:49
  • 98
МС-21 готовится к первому полету
  • 24.01 12:25
  • 2
Комментарий к "В России предрекли уничтожение самолетов дронами-ПВО"
  • 24.01 11:31
  • 13705
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 24.01 02:27
  • 7
Касательно "ФЛОТ УМИРАЕТ БЕЗ АВИАНОСЦА: Сивков о предательстве интересов России | Безруков и Сивков"
  • 23.01 19:42
  • 2
Армия США показала облегченный танк Abrams с гибридным двигателем
  • 23.01 19:12
  • 0
Комментарий к "Армия США показала облегченный танк Abrams с гибридным двигателем"
  • 23.01 07:13
  • 0
Статья: "Russia Will Never Be an ‘Aircraft Carrier Superpower’ Like America"
  • 22.01 19:34
  • 1
«Били, будут бить и добьют». Смогут ли США стереть Иран с лица земли?
  • 22.01 17:24
  • 1
В США назвали главную проблему армии России
  • 22.01 13:00
  • 1
Бундесвер испытывает конопляные волокна в качестве армирующего материала
  • 22.01 03:18
  • 0
О стратегии, тактике, и требованиях к бронетанковой технике в СА 60-80-ых гг. XX в.
  • 22.01 00:32
  • 1
В США новый российский «Амур» сочли обреченным
  • 22.01 00:06
  • 0
Комментарий к "В США рассказали о сражении между M1E3 Abrams и Т-14 «Армата»"