Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

1918
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
  • 28.07 06:45
  • 9753
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 28.07 06:28
  • 0
Ответ на "На Западе оценили российский штурмовой танк"
  • 28.07 04:48
  • 27
ChatGPT-4 и нейросети (ИИ) спешат на помощь ГШ ВС РФ и Российской армии
  • 28.07 01:02
  • 2
Ответ на "Путин назвал ракетоносцы "Борей-А" основой морских ядерных сил"
  • 27.07 20:17
  • 0
Ответ на "Путин: подводные ракетоносцы позволяют России обеспечивать баланс сил в мире"
  • 27.07 13:40
  • 1101
Израиль "готовился не к той войне" — и оказался уязвим перед ХАМАС
  • 27.07 13:36
  • 29
Путин и отношения с Азербайджаном: фокус на Южном Кавказе (Al Mayadeen, Ливан)
  • 27.07 13:22
  • 20
КНДР ратифицировала договор о стратегическом партнерстве с Россией - ЦТАК
  • 27.07 12:52
  • 286
Как атомные подлодки Австралии поставят Китай на колени
  • 27.07 12:42
  • 324
Главком ВМФ России: проработан вопрос о создании нового авианосца
  • 27.07 12:30
  • 12
Неизбежность Тайваня
  • 27.07 12:25
  • 3
Всемирное Смутное время: хочет ли в действительности Европа воевать - Мнения ТАСС
  • 27.07 11:34
  • 38
МС-21 готовится к первому полету
  • 27.07 10:44
  • 10
Российские ВС применили по позициям ВСУ дрон-камикадзе «Герань-2», аналогичный иранским дронам Shahed-136
  • 27.07 10:42
  • 1508
Корпорация "Иркут" до конца 2018 года поставит ВКС РФ более 30 истребителей Су-30СМ