Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2305
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
  • 24.04 10:43
  • 1094
Подушка безопасности Ирана на фоне слов Израиля о недостаточности вывоза урана
  • 24.04 10:32
  • 5
Уникальность российского «Терминатора» объяснили
  • 24.04 09:58
  • 0
Экономика, как зеркало политики
  • 24.04 04:46
  • 4
Франция подставляет Польшу под ядерный ответ России
  • 24.04 04:45
  • 1
Линкор по цене авианосца: ВМС США запросили финансирование для класса Trump
  • 24.04 04:31
  • 1
"Эпическая ярость". Реализуется сценарий, который эксперты не предусмотрели (Interia, Польша)
  • 23.04 19:13
  • 15624
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 23.04 17:21
  • 1
Опутали берега: в ВМФ созданы антидронные подразделения
  • 23.04 17:02
  • 9
Новая политика Китая: увеличение процента учёных в ЦК КПК для ускорения развития
  • 23.04 13:09
  • 129
Обзор программы создания Ил-114-300
  • 23.04 12:06
  • 2
Комментарий к "В США выступили с тяжелым признанием о российском оружии в зоне СВО"
  • 23.04 03:59
  • 1
Концерн Rheinmetall запустил серийное производство безэкипажных надводных аппаратов Kraken K3 Scout
  • 23.04 03:45
  • 1
Окружить работой: как Российская армия меняет тактику наступления
  • 22.04 22:15
  • 1
Индонезия ищет иностранное финансирование для приобретения истребителей Rafale и Mirage 2000
  • 22.04 19:01
  • 2
Экс-президент - Европе: Посмотрите, как защищены ваши военные заводы, энергетика