Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2383
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
  • 30.05 17:05
  • 15937
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 30.05 16:35
  • 3
Комментарий к "Россия проводит масштабные испытания шести типов ракет с ядерным потенциалом: какую задачу выполняет каждая из них? (Military Watch Magazine, США)"
  • 30.05 15:58
  • 125
МС-21 готовится к первому полету
  • 30.05 15:21
  • 1
Комментарий к "«Боевые действия остановятся». Украина угрожает армии России «логистическим локдауном»"
  • 30.05 15:04
  • 2
Военная недостаточность: почему Хельсинки экстренно учится сбивать дроны
  • 30.05 14:32
  • 3
Названы сроки поставок разработанного на замену Ан-2 самолёта ЛМС-901 «Байкал»
  • 30.05 14:28
  • 1
Шугаев назвал беспилотные системы и РЭБ главным трендом в сфере вооружений
  • 30.05 12:30
  • 1125
Подушка безопасности Ирана на фоне слов Израиля о недостаточности вывоза урана
  • 30.05 11:39
  • 1
«Боевые действия остановятся». Украина угрожает армии России «логистическим локдауном»
  • 30.05 08:32
  • 1
В СНГ интересуются опытом российской армии, полученным на СВО, заявил Шойгу
  • 30.05 00:24
  • 0
Комментарий к "Призрак российско-украинского конфликта (Al Khaleej, ОАЭ)"
  • 29.05 18:46
  • 4
Подразделения БАРС создадут в Удмуртии для защиты жителей и заводов от БПЛА
  • 29.05 07:11
  • 6
Еще один модернизированный бомбардировщик Ту-160М
  • 29.05 03:52
  • 2
Российские ученые создали защиту зданий от ударов БПЛА весом до 250 кг
  • 29.05 03:42
  • 5
Всеми силами: как ВС России ответили на теракт в Старобельске