Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2203
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
  • 16.02 18:13
  • 14355
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 16.02 17:21
  • 1
"Заметно превосходит". В США сделали тяжелое признание о российском оружии
  • 16.02 16:57
  • 1
Ковальчук: Россия создает первый в мире беспилотник с водородным двигателем
  • 16.02 16:19
  • 194
В России запустили производство 20 самолетов Ту-214
  • 16.02 16:07
  • 1
Новый самолет Natilus Horizon Evo получит необычную двухпалубную конструкцию
  • 16.02 11:56
  • 1
С гражданки — на фронт
  • 16.02 06:44
  • 0
Комментарий к "Вооруженные силы США остались без оружия (19FortyFive, США)"
  • 16.02 05:03
  • 0
Комментарий на "Су-57 только что получил новую смертоносную систему вооружения (The National Interest, США)"
  • 16.02 03:21
  • 0
Комментарий к "На Западе объяснили «неудачу» российского Су-35 в Индии"
  • 16.02 03:13
  • 1
Нигер предлагает России полезные ископаемые в обмен на постоянную военную базу
  • 15.02 15:50
  • 38
КРЭТ: дирижабли с локаторами ПРО могут появиться в России
  • 15.02 11:37
  • 1
С полком и расстановкой: во всех округах созданы части войск беспилотных систем
  • 15.02 09:54
  • 1
В США указали на недостатки Су-57
  • 15.02 03:06
  • 2
Комментарий к "How Russian Air Doctrine Shaped the Su-57 “Felon” Fighter"
  • 14.02 17:04
  • 6
"Уникальные люди". Эксперт о подготовке российского спецназа