Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2258
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
  • 22.03 06:01
  • 735
Подушка безопасности Ирана на фоне слов Израиля о недостаточности вывоза урана
  • 22.03 05:14
  • 18
Мультизадачная гиперзвуковая БРСД на "стэлс" платформах, как условие неядерного сдерживания
  • 21.03 22:34
  • 0
Комментарий к "Названы российские подлодки 2050-х"
  • 21.03 21:16
  • 0
По поводу "Что было бы, если Российская империя продолжала бы существовать".
  • 21.03 19:40
  • 0
Что было бы, если Российская Империя продолжала бы существовать? (литературный ответ)
  • 21.03 19:01
  • 0
Что было бы, если Российская Империя продолжала бы существовать?
  • 21.03 18:48
  • 15061
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 20.03 18:43
  • 2
Патрушев: наша военная наука не отстает, а во многом опережает зарубежные разработки в области морских дронов
  • 20.03 11:55
  • 2
Прогнозируемая стоимость создания системы ПРО США "Золотой купол" выросла до 185 млрд. долл.
  • 20.03 00:53
  • 0
К вопросу о стратегии России в сложившейся ситуации.
  • 19.03 20:18
  • 0
Комментарий к "Проект: ядерное не сдерживание"
  • 19.03 18:38
  • 1
Названо количество запущенных Киевом ракет SCALP и Storm Shadow с начала СВО
  • 19.03 16:04
  • 0
Проект: ядерное не сдерживание
  • 19.03 14:27
  • 0
Москва — Минск: углубление интеграции – закономерно, естественно и взаимовыгодно
  • 19.03 13:39
  • 2
Почему Китай не бросился защищать Иран