Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2415
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
  • 10.06 14:45
  • 16042
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 10.06 13:37
  • 2
«Ударная» турбина: как одна деталь перекрыла газовый вентиль Западу
  • 10.06 12:28
  • 6
Пока власти тянут бесконечную резину с "Байкалом", в Омске создали "Русскую Арктику" - дешевле и надёжнее
  • 10.06 12:11
  • 2
Жидкостные 17-тонные ракеты Ghadr с БЧ в 1000 килограмм ударили по Израилю
  • 10.06 10:42
  • 1
В войска начали поступать комплекты нового обмундирования «Новатор»
  • 10.06 09:13
  • 2
Названы задачи Су-75 в ходе СВО
  • 10.06 08:45
  • 2
Российский «ответ Starlink» потерял новый спутник
  • 10.06 06:59
  • 127
МС-21 готовится к первому полету
  • 10.06 06:30
  • 3
Дуров: Чиновнику, «сломавшему интернет» в РФ, американцы должны вручить медаль
  • 10.06 06:20
  • 1
Падение Великобритании в "турнирной таблице" НАТО — это позор (The Spectator, Великобритания)
  • 10.06 03:26
  • 1
Как у Франции заметили десятки новых ядерных боеголовок
  • 10.06 02:58
  • 1
Трамп предупредил Нетаньяху, что Израиль может остаться с Ираном один на один
  • 09.06 16:20
  • 1
Комментарий к "Крушитель авианосцев: какой флагман получит Северный флот"
  • 09.06 11:22
  • 1
Военный высказался о переданных Киеву ракетах «Ржавый кинжал»
  • 09.06 10:08
  • 1
«Аэромакс» готовит беспилотный вертолет В-200 к запуску в эксплуатацию