Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2756
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
  • 26.10 19:24
  • 0
Комментарий к "Подготовка к интервенции. Что затеяла НАТО у российских границ"
  • 26.10 18:32
  • 1
Сувалкский коридор: немцы репетируют «Drang nach Osten»
  • 26.10 18:06
  • 1
Подготовка к интервенции. Что затеяла НАТО у российских границ
  • 26.10 15:18
  • 0
Снова захотелось переговоров, но не всем одинаково
  • 26.10 12:39
  • 1
В США заявили об устаревании стратегической авиации
  • 26.10 12:15
  • 1
«Калашников»: уникальный комплекс ПВО «Зверобой» с высокоскоростными «Кракенами»-перехватчиками впервые публично представляется на Всероссийском оружейном форуме в Москве
  • 26.10 11:23
  • 2
Застряли в начале 2000-х: микросхемы в России выпускают по технологии 90 нм, переход на 14 нм откладывается, запуск нового завода перенесли на конец 2027 года⁠
  • 26.10 08:19
  • 3
WSJ: работу системы Starlink на Украине ограничил Илон Маск
  • 26.10 07:53
  • 0
Комментарий к "Насколько уникальны были самолёты «Илья Муромец»"
  • 26.10 05:06
  • 0
Комментарий к "«Мы дали Украине много, они не дали нам ничего»: что стоит за словами Трампа"
  • 26.10 04:24
  • 0
Комментарий к "«Никаких добровольцев и казаков»: какой должна быть российская система ПВО?"
  • 26.10 01:38
  • 0
Комментарий к "Пентагон планирует к 2035 году увеличить парк истребителей ВВС США до 1500 машин"
  • 26.10 01:35
  • 1
На российских фрегатах увеличат ракетное вооружение
  • 26.10 00:38
  • 1
«Никаких добровольцев и казаков»: какой должна быть российская система ПВО?
  • 25.10 20:50
  • 0
Комментарий к "Чего Трамп на самом деле хочет от Украины"