Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2184
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
  • 03.02 22:13
  • 0
Комментарий к "Французские инженеры чешут голову: российский истребитель их удивил (The National Interest, США)"
  • 03.02 19:24
  • 536
Международные расчеты, минуя доллар, по странам
  • 03.02 19:06
  • 0
К истории советского танкостроения.
  • 03.02 18:36
  • 2
Новый «Кукурузник» совершит первый полет в этом году
  • 03.02 15:39
  • 13967
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 03.02 13:42
  • 3
Технологии «Буревестника» применили в космических программах
  • 03.02 07:14
  • 0
Комментарий к "В США сочли Су-57 спорным истребителем"
  • 03.02 06:26
  • 1
Пентагон и Белый дом разработали планы военной атаки на Иран
  • 03.02 06:04
  • 0
Комментарий к "Двигатель для Су-57: в индийской прессе указали срок готовности АЛ-51Ф1"
  • 03.02 05:28
  • 0
Комментарий к "НАТО без Америки: Европа "осознает немыслимое" (Financial Times, Великобритания)"
  • 03.02 05:09
  • 1
Комментарий к "Крупнейший в мире парк танков Т-64 в конфликте с Россией: каковы результаты? (Military Watch Magazine, США)"
  • 03.02 03:42
  • 0
Комментарий к "Медведев отметил военную победу России в СВО по нескольким параметрам"
  • 03.02 00:53
  • 0
Комментарий к "Минобороны Украины и НАТО определили приоритеты сотрудничества"
  • 02.02 23:57
  • 6
Комментарий к "Время гвардейских танковых дивизий безвозвратно ушло"
  • 02.02 18:14
  • 0
Комментарий к "В России оценили одно достижение разработчиков «Абрамса»"