Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2398
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
  • 05.06 19:23
  • 1
Названы особенности истребителя Су-75
  • 05.06 19:18
  • 133
Обзор программы создания Ил-114-300
  • 05.06 19:11
  • 76
Гендиректор ОАК Слюсарь: испытания SSJ New с российскими двигателями начнутся осенью - Интервью ТАСС
  • 05.06 15:37
  • 16028
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 05.06 14:18
  • 2
На Западе оценили ракетную мощь российского «Адмирала Нахимова»
  • 05.06 03:24
  • 1
Эксперт исключил массовое применение «Цирконов» для ударов по Украине
  • 05.06 02:43
  • 1
Кто мешает обеспечивать глобальную продовольственную безопасность?
  • 05.06 02:38
  • 0
Комментарий к "World’s Largest Combat Ship Begins Final Sea Trials: How Powerful is Russia’s Nuclear-Powered Cruiser Admiral Nakhimov?" и "The World’s Only Nuclear Surface Combat Ship is Now Heavily Optimised to Defend the Russian Arctic "
  • 04.06 06:30
  • 0
О Петровском (т.е. построенном при Петре I) ВМФ
  • 04.06 06:16
  • 1
Вадим Бадеха: мы подняли в воздух все самолеты, которые ждала страна
  • 04.06 05:55
  • 4
День Северного флота России
  • 04.06 03:04
  • 1
«У нас есть полная уверенность в том, что все намеченное будет реализовано»
  • 03.06 12:36
  • 1
В ОАК сообщили о начале сборки опытного образца истребителя Checkmate
  • 03.06 12:26
  • 1
Армия России в ответ на атаки Киева поразила завод «Мотор Сич» в Запорожье
  • 03.06 05:26
  • 0
Комментарий к "Украинский конфликт стал европейским. Нельзя думать об одном лишь выживании (The Economist, Великобритания)"