Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2294
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
  • 17.04 10:45
  • 15556
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 17.04 10:00
  • 1
Перехват российских Ту-142 у Аляски дюжиной самолетов объяснили
  • 17.04 09:52
  • 1
Шойгу: Россия имеет право на самооборону в случае атак дронов из Прибалтики
  • 17.04 09:46
  • 1
В США признали лидерство России в одной сфере
  • 17.04 05:20
  • 2
Удар по базе США в Кувейте нанесли не дроны, а два Су-24 с иранскими пилотами
  • 17.04 01:27
  • 1
Путин сможет отправлять военных на защиту соотечественников от ареста за границей (The Times, Великобритания)
  • 17.04 00:07
  • 2
Новый ЗРК сыграет свою роль в защите российских портов
  • 16.04 23:16
  • 1
«Создают самолёт Судного дня»: зарубежная оценка новой модели Ил-96
  • 16.04 22:47
  • 3
МО РФ: БПЛА для Киева производят в восьми странах Европы
  • 16.04 18:16
  • 5
«Акупунктура» демократии
  • 16.04 10:57
  • 2
Предложение о восстановлении старых самолётов Ан-2
  • 16.04 09:15
  • 1
Российские «Опустошители» пережили бомбардировки Ирана
  • 16.04 09:10
  • 1
Новый российский 4-местный учебный самолет налетал первые 10 часов
  • 16.04 08:45
  • 1
В США сочли Су-57 худшим в мире стелс-истребителем
  • 16.04 05:16
  • 0
Комментарий к "Россия окончательно распрощалась с Европой"