Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2050
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
  • 12.11 20:05
  • 11444
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 12.11 17:36
  • 2
Ростех создал первый отечественный шлифовальный станок для обработки критически важных деталей авиадвигателей
  • 12.11 15:45
  • 1
Российскому среднемагистральному лайнеру МС-21 «сократили» дальность полета
  • 12.11 13:47
  • 6
Авианосец «Фуцзянь» официально вошёл в состав китайских ВМС
  • 12.11 13:26
  • 1
Экс-главу управления Минобороны по гособоронзаказу осудили на десять лет
  • 12.11 12:52
  • 1
Старт новой ракеты "Союз-5" в рамках проекта "Байтерек" запланирован на декабрь 2025 года - глава "Роскосмоса"
  • 12.11 06:32
  • 1
ОСК анонсировала суда высокой проходимости на воздушной подушке
  • 11.11 23:00
  • 6
Прогнозы Илона Маска: ИИ полностью заменит работающих за компьютерами. Приложения исчезнут, а звук и изображение будет создавать ИИ
  • 11.11 21:06
  • 70
МС-21 готовится к первому полету
  • 11.11 19:12
  • 184
В России запустили производство 20 самолетов Ту-214
  • 11.11 18:39
  • 2
Мьянма получила три вертолёта Ми-38Т
  • 11.11 18:03
  • 0
Комментарий к "США показали ядерный ответ «Буревестнику»"
  • 11.11 12:42
  • 1
Берегись, НАТО — Россия расширяет свой парк истребителей Су-35 (The National Interest, США)
  • 11.11 12:23
  • 3
«Роскосмос» рассказал о запуске ракеты «Протон»
  • 11.11 11:52
  • 1
Самолет ТВС-2МС на базе Ан-2: Какая экономика у таких машин?