Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2581
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
  • 21.08 14:33
  • 2
«Полевая артиллерия будущего»: САУ AS9 Huntsman поступила в австралийскую армию
  • 21.08 14:11
  • 3
Путин дразнит НАТО военным кораблем с гиперзвуковыми ракетами на борту (The Telegraph UK, Великобритания)
  • 21.08 13:55
  • 3
В России приступили к сборке первых самолетов Як-130М
  • 21.08 13:53
  • 16387
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 21.08 13:33
  • 2
Ужесточены требования к импортозамещению в судостроении
  • 21.08 11:30
  • 1
МО РФ прокомментировало удары по Киеву фразой «Приводим убедительные доводы»
  • 21.08 07:53
  • 0
Комментарий к "Трамп дал Путину возможность атаковать НАТО (Rolling Stone, США)"
  • 21.08 02:17
  • 0
Комментарий к "Смена нынешней идеологической повестки: от либерализма к монархизму и плачу о "потерянной России""
  • 21.08 01:17
  • 1
Зеленский пожаловался на «подорожание войны»
  • 20.08 20:33
  • 0
Комментарий к "Почему САУ PzH 2000 в два раза мощнее Т-90М в современных конфликтах"
  • 20.08 05:09
  • 0
Комментарий к " "Нет значимых результатов" или почему боевое применение русских танков не правильно оценивают американские СМИ?"
  • 20.08 03:06
  • 2
Ответ на пост участника с ником "Иван Иванович" - кратко ответить в ветке не получается. :)
  • 19.08 20:37
  • 344
Космонавтика Илона Маска
  • 19.08 14:28
  • 2
Первый штатный носитель 6 мегатонных Посейдонов на испытаниях
  • 19.08 10:42
  • 1
Россия: Британия поплатится за переданные Украине беспилотники (The Telegraph UK, Великобритания)