Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2249
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
  • 14.03 20:34
  • 0
Способен ли российский ВМФ - сейчас, и лет на 20-30 вперед - решать свои задачи по противодействую ВМФ Запада?
  • 14.03 18:38
  • 0
Комментарий к "США прикрыли операцией в Иране переброску войск к России"
  • 14.03 16:40
  • 512
Подушка безопасности Ирана на фоне слов Израиля о недостаточности вывоза урана
  • 14.03 05:30
  • 2
Комментарий к "Ракетные крейсера уцелевшей Российской Империи. Проект 1255 «Скопа». Крейсер «Императрица Мария»"
  • 14.03 02:59
  • 1
Пашинян обвинил Россию в «препятствовании» примирению Еревана и Баку
  • 13.03 23:35
  • 0
Комментарий к "Иран захотел применить аналог «российского кошмара ВМС США». Что известно о высокоскоростных торпедах?"
  • 13.03 23:01
  • 0
Комментарий к "Атаки украинских БПЛА становятся всё массированнее и длительней"
  • 13.03 22:37
  • 14974
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 13.03 22:16
  • 0
Чем отличается ВМФ РФ от ВМФ Ирана
  • 13.03 21:34
  • 0
Комментарий к "Как США удалось так быстро расправиться с ВМС Ирана"
  • 13.03 21:00
  • 0
Комментарий к "Экономическая эквилибристика"
  • 13.03 15:58
  • 0
Экономическая эквилибристика
  • 13.03 15:49
  • 0
Совет безопасности и обороны против правительства Польши
  • 13.03 15:43
  • 0
Европа и «бумеранг добра»
  • 13.03 12:01
  • 1
Китай разработал дешевое микроволновое оружие против дронов