Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2228
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
  • 04.03 12:45
  • 14797
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 04.03 12:20
  • 188
Подушка безопасности Ирана на фоне слов Израиля о недостаточности вывоза урана
  • 04.03 06:20
  • 0
Комментарий к "В войне с Ираном США учли уроки конфликта на Украине"
  • 04.03 05:08
  • 0
Комментарий к "Новейшая ракета Х-38МЛ в ходе СВО стала сокрушителем укреплений и переправ"
  • 04.03 03:50
  • 1
«Революция и новая эра в ПВО»: Франция получила первый ЗРК SAMP/T NG
  • 04.03 02:54
  • 0
Комментарии к "Опасность проблемной ракеты Sentinel для России оценили", и к "Раскрыта опасность новых американских ракет Sentinel для России"
  • 04.03 01:37
  • 1
Неожиданное прекращение ударов «Томагавками» по Ирану объяснили
  • 04.03 01:32
  • 1
В США рассказали о мести Ирану за повреждение авианосца
  • 04.03 01:20
  • 1
Путин поручил сделать эффективнее систему ценообразования Минобороны
  • 03.03 23:31
  • 1
США в Иране впервые ударили «уничтожителем» российских С-400
  • 03.03 23:03
  • 0
Комментарий к ""Российские «Вербы» в Иране признали бесполезными против США, и к "В Польше заявили о победе над российской «Вербой»"
  • 03.03 22:50
  • 1
Реактивный ответ: новая ракетная бригада защитит Северо-Запад
  • 03.03 21:24
  • 0
Комментарий к "В США заявили о невозможности потопления американских авианосцев"
  • 03.03 19:41
  • 0
Комментарий к "В российской ракете "Орешник" используются советские лампы. Запад, высмеивая "отсталость" России, не понимает задумку (Sohu, Китай)"
  • 03.03 19:19
  • 2
В небе над Кувейтом сбит самолёт F-15 ВВС США — показано видео крушения