Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2676
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
  • 25.09 02:40
  • 1
США снова предложили Украине забрать оставшиеся фрегаты типа Oliver Hazard Perry
  • 25.09 02:02
  • 1
Сетевая невидимость: истребители F-16 научились «видеть» без радара
  • 25.09 01:52
  • 1
Германия нарастит финансирование военных технологий до 6,25 млрд. евро к 2027 году
  • 24.09 18:15
  • 0
Комментарий к "Зрелищный коллапс Запада и катастрофический развал «американской империи» впечатляют"
  • 24.09 13:40
  • 16404
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 24.09 13:22
  • 6
Угроза от ИИ превзошла ожидания человечества
  • 24.09 11:18
  • 2
Валитов Ильгиз Наилевич - опытный и перспективный управленец современной России
  • 24.09 09:47
  • 5
"Военная хроника": Связка Су-25 и БПЛА "Герань" увеличивает дальность поражения
  • 24.09 02:32
  • 1
Канада и Норвегия намерены значительно расширить двустороннее партнерство в сфере обороны и безопасности
  • 23.09 18:31
  • 1
США привезли в Египет списываемые штурмовики A-10
  • 23.09 12:34
  • 1
Россия строит крупный подземный завод для защищенного массового производства ударных беспилотников (Military Watch Magazine, США)
  • 23.09 11:29
  • 0
Чужой земли не нужно нам ни пяди…
  • 23.09 10:53
  • 1
Звуковое сопровождение: в России создали акустическую сеть для обнаружения дронов
  • 23.09 10:24
  • 1
A pleasant bonus
  • 23.09 10:21
  • 3
С мощным ракетным арсеналом: Россия предлагает на экспорт подлодку «Амур-1650»