Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

1813
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
  • 04.04 01:07
  • 8317
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 03.04 20:40
  • 0
О тонких гранях мира.
  • 03.04 18:45
  • 0
О гонке вооружений в космосе, и позиции сторон.
  • 03.04 15:13
  • 1
США и их сателлиты отклонили проект резолюции РФ в ООН о запрете гонки вооружений в космосе
  • 03.04 15:06
  • 1
США предупредили Европу о негативных последствиях отказа от их оружия
  • 03.04 11:09
  • 14
Тегеран подготовил ракеты для потенциального ответа США - СМИ
  • 03.04 06:05
  • 0
Ответ на "ВКС России получили новые истребители Су-35, но в дальнейшем рост экспорта может сократить внутренние закупки (Military Watch Magazine, США)"
  • 03.04 05:29
  • 0
Ответ на "NI: российский комплекс ПВО С-500 обеспечит России преимущество в СВО"
  • 03.04 05:10
  • 20
Российские системы ПВО: первый опыт реального боевого применения
  • 03.04 04:42
  • 0
Ответ на "Нарышкин: РФ за время СВО улучшила характеристики востребованных вооружений"
  • 03.04 01:09
  • 1
Ростех создал уникальный пресс для гибки деталей фюзеляжа самолета
  • 03.04 00:16
  • 1
Нарышкин: РФ за время СВО улучшила характеристики востребованных вооружений
  • 02.04 21:46
  • 0
Ответ на "США проигрывают в борьбе за передел мира (Bloomberg, США)"
  • 02.04 17:57
  • 1467
Корпорация "Иркут" до конца 2018 года поставит ВКС РФ более 30 истребителей Су-30СМ
  • 02.04 17:35
  • 0
Польские стенания об оружии. Часть 1