Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2519
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
  • 22.07 15:37
  • 1
Комментарий к "США создали дешевый Patriot"
  • 22.07 15:22
  • 2
Индонезия захотела построить космодром совместно с Россией
  • 22.07 14:14
  • 16325
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 22.07 06:07
  • 0
Комментарий к "Вот почему в танках СССР ставили автомат заряжания в корпус"
  • 22.07 03:34
  • 0
Комментарий к "Ту-4: советская копия B-29"
  • 22.07 03:33
  • 1
Обмани летя: как дроны «Молния» научились сбивать с толку перехватчики ВСУ
  • 22.07 01:20
  • 1
Комментарий к "Какой танк лучше: M1 Abrams или Т-90. Сравнительный обзор"
  • 22.07 00:02
  • 0
Комментарий к "Станут ли европейцы воевать, если до этого дойдет? (The Economist, Великобритания)"
  • 21.07 20:17
  • 5
Комментарий к "Жуткий схематизм в теории прибавочной стоимости Маркса и ее научная несостоятельность."
  • 21.07 12:49
  • 1
Привет Одессе: Россия приступила к полной изоляции Украины от Черного моря
  • 21.07 05:46
  • 8
Пентагон впервые за 20 лет скрыл отчет о недостатках истребителей F-35
  • 21.07 03:48
  • 1
Российские порты прикрыли «Корветом»
  • 21.07 03:43
  • 1
США создали дешевый Patriot
  • 21.07 03:35
  • 1
Станут ли европейцы воевать, если до этого дойдет? (The Economist, Великобритания)
  • 20.07 18:15
  • 0
Комментарий к "Какой танк лучше: Challenger 2 или Т-72. Сравнительный обзор (Часть 3)"