Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2802
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 01:58
  • 1
"Дело вовсе не в дронах": Алексей Кривопалов объяснил, почему фронт на СВО застыл
  • 12.11 00:16
  • 1
Мелони призвала “разобщенный” Евросоюз выступить по Украине единым фронтом (Politico, США)
  • 11.11 21:28
  • 8
Китай представил новое поколение собственных литографических машин⁠
  • 11.11 17:38
  • 1
Николаю Патрушеву продемонстрировали новую платформу "Плот-47" для защиты портов от беспилотников
  • 11.11 17:28
  • 1
«Станут основой флота»: начался выпуск истребителей Eurofighter для Турции
  • 11.11 17:22
  • 1
Боевые F-15EX начали полеты с конформными баками
  • 11.11 13:39
  • 1
Путин призвал наращивать потенциал ОДКБ
  • 11.11 12:33
  • 1
Нижегородский авиазавод «Сокол» принимает круглый стол по малой авиации
  • 11.11 12:14
  • 1
ЗРК «Тор-М1» - 35 лет на вооружении войск ПВО!
  • 11.11 11:53
  • 4
В клубе избранных: в России создали суверенный 130-нм степпер
  • 11.11 06:58
  • 4
В России стремительно растут мощности ЦОД
  • 11.11 02:07
  • 3
Дилемма Германии: зависимость от американского оружия или испорченные отношения? (Politico, США)
  • 11.11 01:02
  • 203
В России запустили производство 20 самолетов Ту-214
  • 10.11 09:51
  • 1
На Украине объяснили точные удары «Искандерами» по мостам
  • 10.11 09:39
  • 1
На них держится небо: Су-35С обеспечил действия наших вертолетов