Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2130
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
  • 05.01 04:13
  • 0
Ответы на "Российское небо — крепость: как НАТО противостоять A2/AD и системе ПВО России? (The National Interest, США)"
  • 05.01 03:03
  • 0
Комментарий к "В России удивились молчанию «Игл» Венесуэлы"
  • 05.01 02:34
  • 0
Комментарий к "Гарантии безопасности Трампа ненадежны, мистер Зеленский (The New York Times, США)"
  • 05.01 01:02
  • 1
К событиям в Венесуэле
  • 05.01 00:41
  • 0
Комментарий к "«Конкурент B-21 за звание лучшего бомбардировщика»: новый китайский самолёт H-20"
  • 04.01 23:59
  • 12704
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 04.01 21:17
  • 2
О современных танках, точнее, ОБТ (MBT, по-английски)
  • 04.01 21:08
  • 0
И еще о танковой теме - раз это вызвало интерес на форуме. Что такое "советская танковая школа"
  • 04.01 13:58
  • 15
«Ударит по Москве из Лондона»: подробности о гиперзвуковой ракете США Dark Eagle
  • 04.01 09:18
  • 1
Риск самосбывающихся пророчеств: какие угрозы видит российский сенатор
  • 03.01 22:50
  • 0
И еще раз: О роли танков в современной войне.
  • 03.01 13:26
  • 1
Российская авиапромышленность наносит ответный удар! Бомбардировщик Ту-160М возродился, эта контратака в условиях западных санкций потрясла мир (NetEase, Китай)
  • 02.01 20:18
  • 0
Комментарий к "С-500: российское оружие победы или бумажный тигр? (The National Interest, США)"
  • 02.01 16:23
  • 5
ОБТ Т-90М2 «Рывок-1» – перспективный российский танк
  • 02.01 02:43
  • 0
Комментарий к "С развертыванием “Орешника” в Белоруссии Россия развивает передовую инфраструктуру для стратегического ядерного сдерживания (Military Watch Magazine, США)"