Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2340
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
  • 08.05 09:48
  • 118
МС-21 готовится к первому полету
  • 08.05 09:20
  • 2
Испания и Турция начали предварительные переговоры по продаже истребителей KAAN
  • 08.05 09:00
  • 3
Не линия фронта, а зона смерти. Что можно сделать со всемогущими FPV-дронами?
  • 08.05 05:39
  • 0
Комментарий к "Не линия фронта, а зона смерти. Что можно сделать со всемогущими FPV-дронами?"
  • 08.05 04:16
  • 0
Комментарий к "Шантаж и ядерная дилемма"
  • 08.05 01:42
  • 6
Великобритания собрала десять стран, чтобы окружить Россию с моря, не пригласив США (Sohu, Китай)
  • 08.05 01:21
  • 0
К вопросу о параде Победы 2026 г.
  • 07.05 23:20
  • 0
Комментарий к "В Киеве грозят пролетом дронов над Москвой в День Победы. Чем ответит Россия?"
  • 07.05 22:58
  • 0
Комментарий к "В США рассказали о самолете «для выбивания дверей»"
  • 07.05 21:59
  • 0
Комментарий к "Американскую «Колумбию» назвали подлодкой третьей мировой"
  • 07.05 21:28
  • 3
В Киеве грозят пролетом дронов над Москвой в День Победы. Чем ответит Россия?
  • 07.05 19:03
  • 7
«Потешная флотилия». Европа создает новый военный альянс против России
  • 07.05 18:45
  • 2
Импортозамещенный Superjet-100 готов к серийным поставкам, заявил Алиханов
  • 07.05 18:41
  • 1
Россия начала ядерные ракетные испытания
  • 07.05 17:30
  • 0
Военная спираль раскручивается