Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2388
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
  • 01.06 18:32
  • 15968
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 01.06 12:34
  • 6
«Боевые действия остановятся». Украина угрожает армии России «логистическим локдауном»
  • 01.06 11:00
  • 1
Комментарий-2 к "Россия проводит масштабные испытания шести типов ракет с ядерным потенциалом: какую задачу выполняет каждая из них? (Military Watch Magazine, США)"
  • 01.06 10:43
  • 1
Названо оружие для нейтрализации всей военной инфраструктуры Европы
  • 01.06 07:16
  • 0
Комментарий к "Су-35 против F-35: есть ли у российских истребителей преимущества перед новейшими самолетами-невидимками НАТО? (Military Watch Magazine, США)"
  • 01.06 06:22
  • 1
Вступительная речь министра войны США Пита Хегсета на открытии саммита по безопасности "Диалог Шангри-Ла" (The White House, США)
  • 01.06 06:02
  • 1
В ОДКБ обсудили совершенствование систем связи с учетом опыта СВО
  • 01.06 05:55
  • 7
Су-35С уничтожают БПЛА на дальних подступах, рассказал летчик
  • 01.06 05:40
  • 0
Комментарий к "Россия развертывает истребители Су-57 для интенсивных операций по всей линии фронта на Украине: расширение авиапарка повышает готовность российских войск (Military Watch Magazine, США)"
  • 01.06 04:23
  • 0
Комментарий к "В США заявили о поставках Украине «уничтожителей» Су-35. В чем их особенность и что думают об этом оружии в России?"
  • 01.06 02:31
  • 1
Об оценке боевой авиации и самолетов в западных/американских mass-media.
  • 31.05 21:55
  • 1132
Подушка безопасности Ирана на фоне слов Израиля о недостаточности вывоза урана
  • 31.05 19:11
  • 0
Комментарий-3 к "Россия проводит масштабные испытания шести типов ракет с ядерным потенциалом: какую задачу выполняет каждая из них? (Military Watch Magazine, США)"
  • 31.05 17:51
  • 126
МС-21 готовится к первому полету
  • 31.05 05:42
  • 0
Комментарий к "ВКС России получили новую партию истребителей-перехватчиков Су-35 в результате наращивания производства (Military Watch Magazine, США)"