Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2458
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
  • 29.06 19:06
  • 16209
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 29.06 18:35
  • 2
Комментарий к "Россия задействовала свои самые тяжелые и быстрые истребители-перехватчики для стратегических задач в Арктике. Насколько эффективен МиГ-31БМ? (Military Watch Magazine, США)"
  • 29.06 13:57
  • 1
Новейшие БПЛА «Герань Сикер» легко обходят ПВО ВСУ и поражают защищённые цели
  • 29.06 13:42
  • 1
Российские авиационные двигатели ПД-8 запущены в серийное производство
  • 29.06 13:28
  • 1
Для войны с Россией. На создании какого оружия сосредоточилась Европа
  • 29.06 09:06
  • 1
Российский атомный крейсер типа "Киров" и американский эскадренный миноносец Zumwalt: какой из кораблей лучше? (Military Watch Magazine, США)
  • 29.06 05:21
  • 0
Комментарий к "Немецкая армия готовится к тому, что еще недавно было немыслимо: к войне с Россией (19FortyFive, США)"
  • 29.06 03:53
  • 0
Комментарий к "Зеленский пообещал за 40 дней вывести Россию из конфликта. Что это значит?"
  • 29.06 01:45
  • 1
Спущен на воду головной чилийский многоцелевой десантный корабль-док Magallanes
  • 28.06 22:22
  • 0
Комментарий к "Российский «Адмирал Нахимов» превзошел американский «Зумвальт»"
  • 28.06 21:46
  • 1
Один небезинтересный исторический документ - письмо главы русской фашистской партии в Харбине Сталину (конец августа 1945 г.)
  • 28.06 20:13
  • 2
Охотникам на украинские беспилотники требуется прикрытие
  • 28.06 19:39
  • 1
Российский «Адмирал Нахимов» превзошел американский «Зумвальт»
  • 28.06 13:10
  • 2
В США удивились «беспрецедентному событию» ВКС России
  • 28.06 13:03
  • 11
Як-130 с оружием "воздух-воздух" может быть прекрасным охотником на БПЛА