Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2312
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
  • 30.04 11:05
  • 1112
Подушка безопасности Ирана на фоне слов Израиля о недостаточности вывоза урана
  • 30.04 11:02
  • 3
Экономике России предрекли тектонические изменения через 10 лет
  • 30.04 10:50
  • 1
«Рособоронэкспорт» представит российскую продукцию для защиты населения, объектов и территорий на дебютном форуме по безопасности
  • 30.04 10:50
  • 1
"Убийцей беспилотников" после небольшой доработки может стать ЗПУ-4
  • 30.04 09:48
  • 15641
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 30.04 09:45
  • 23
Путин сможет отправлять военных на защиту соотечественников от ареста за границей (The Times, Великобритания)
  • 30.04 06:33
  • 0
Комментарий к "У ВМС США появилась проблема: российский линкор с "гиперзвуком" (19FortyFive, США)"
  • 30.04 04:57
  • 0
Комментарий к "Продажи Су-35 бьют рекорды. Но и это не предел: новый покупатель уже найден (Military Watch Magazine, США)"
  • 30.04 03:55
  • 0
Комментарий к "ВМС США сообщили о рекордных масштабах строительства подлодок"
  • 30.04 03:33
  • 3
Закупки «американских Су-57» увеличат вдвое
  • 30.04 01:55
  • 1
Песков рассказал о формате парада в День Победы
  • 30.04 01:47
  • 38
Новая политика Китая: увеличение процента учёных в ЦК КПК для ускорения развития
  • 30.04 01:34
  • 3
Американские корабли экстренно оснастили «адским огнем» для защиты от БПЛА
  • 29.04 13:55
  • 1
В России обратили внимание на «макаронницу» КНДР для уничтожения дронов
  • 29.04 10:33
  • 3
ВМС США сообщили о рекордных масштабах строительства подлодок