Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2079
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
  • 04.12 12:42
  • 11796
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 04.12 11:34
  • 0
США запускают программу доминирования в сфере дронов стоимостью $1 млрд
  • 04.12 07:51
  • 2
И еще о росте производства в богоспасаемой империи св. Николая II
  • 04.12 06:44
  • 0
К вопросу о "лучшем в мире танке/боевом самолете".
  • 04.12 05:01
  • 0
Комментарий к "Америка только что тихо призналась, что не сможет раздавить российскую экономику (The National Interest, США)"
  • 04.12 04:04
  • 1
Глава ФСВТС: Россия и Индия не свернули ни один из проектов ВТС в 2025 году
  • 03.12 20:47
  • 0
Комментарий к "В США назвали победителя дуэли между Су-57 и китайским J-35A"
  • 03.12 19:27
  • 0
Комментарий к "Восемь лучших в мире американских и российских истребителей (The National Interest, США)"
  • 03.12 17:31
  • 116
Обзор программы создания Ил-114-300
  • 03.12 14:41
  • 1
В России оценили вооружение корейских Су-25
  • 03.12 12:53
  • 16
В США перспективы российского Су-75 сравнили с «полетом фантазии»
  • 03.12 11:02
  • 1
Баканов: частные компании сократят время от разработки до внедрения технологий
  • 03.12 09:12
  • 14
Прогнозы Илона Маска: ИИ полностью заменит работающих за компьютерами. Приложения исчезнут, а звук и изображение будет создавать ИИ
  • 03.12 07:47
  • 0
Ответ на ""Четыре великих защитника" России сдерживают Запад от опрометчивых действий (Sohu, Китай)"
  • 03.12 00:18
  • 1
Российский истребитель первым в мире уничтожил западную систему Patriot