Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2136
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
  • 09.01 05:30
  • 87
МС-21 готовится к первому полету
  • 09.01 05:07
  • 13099
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 08.01 14:58
  • 0
Новая реальность
  • 08.01 13:16
  • 1
«Ростех» сообщил о работе танкостроения РФ над машинами будущего
  • 08.01 08:58
  • 23
"Для прорыва островных цепей". Китай дал мощный ответ Пентагону
  • 08.01 07:17
  • 0
Комментарий к "Новый год — новая сделка? Почему перспектива установления мира на Украине по-прежнему кажется чем-то недостижимым (The Guardian, Великобритания)"
  • 08.01 06:23
  • 0
Комментарий к "США отказались подписывать итоговую декларацию о гарантиях для Украины"
  • 08.01 05:46
  • 0
Комментарий к "Справится ли Европа с Россией без американской помощи? (The Economist, Великобритания)"
  • 08.01 00:26
  • 3
Ковальчук: Курчатовский институт работает над созданием компактной лунной АЭС
  • 07.01 22:05
  • 0
Комментарий к ""Путинизация" внешней политики США отразилась на событиях в Венесуэле (The Guardian, Великобритания)"
  • 07.01 21:23
  • 0
По поводу "Генерал НАТО: ВСУ могут перейти в новое наступление, но ВС РФ не дают передышки"
  • 07.01 16:48
  • 534
Международные расчеты, минуя доллар, по странам
  • 07.01 16:22
  • 21
Тегеран подготовил ракеты для потенциального ответа США - СМИ
  • 07.01 13:01
  • 1
Установку ПЗРК на дроны-камикадзе «Герань» объяснили
  • 07.01 12:52
  • 15
ОБТ Т-90М2 «Рывок-1» – перспективный российский танк