Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2378
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
  • 27.05 01:01
  • 3
Всеми силами: как ВС России ответили на теракт в Старобельске
  • 26.05 21:56
  • 15895
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 26.05 20:00
  • 2
Названы сроки поставок разработанного на замену Ан-2 самолёта ЛМС-901 «Байкал»
  • 26.05 17:46
  • 0
Тренды военной индустрии
  • 26.05 17:34
  • 0
Киеву не избежать переговоров с Минском
  • 26.05 09:34
  • 1
Уничтожение дрона ВСУ пушкой Ка-52 показали на видео
  • 26.05 04:40
  • 0
Комментарий к "«Никаких добровольцев и казаков»: какой должна быть российская система ПВО?"
  • 26.05 01:40
  • 3
Еще один модернизированный бомбардировщик Ту-160М
  • 26.05 00:00
  • 1
Ослепительный расчет: Пентагон тестирует лазерное оружие в Персидском заливе
  • 25.05 23:22
  • 1
Starship смог выйти на плановую орбиту несмотря на отказ двигателя
  • 25.05 22:48
  • 1
В России рассказали о разработке для лунной АЭС
  • 25.05 21:57
  • 1
Зафиксирована первая китайская «летающая артбатарея»
  • 25.05 21:54
  • 11
Российскому среднемагистральному лайнеру МС-21 «сократили» дальность полета
  • 25.05 21:12
  • 1
В России создали автоматическую РЛС для наведения дронов-перехватчиков
  • 25.05 20:38
  • 122
МС-21 готовится к первому полету