Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2689
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
  • 30.09 01:10
  • 1
Бахвальство Трампа в ООН не впечатлило ни Си, ни Путина, ни Иран (Bloomberg, США)
  • 29.09 20:14
  • 0
Комментарий к "Президент Казахстана Касым-Жомарт Токаев поручил создать армию нового образца"
  • 29.09 19:03
  • 0
Комментарий к "В Евросоюзе обсуждают свой аналог статьи НАТО о коллективной обороне"
  • 29.09 18:07
  • 0
Ретро-взгляд :) на начало XXI в.
  • 29.09 17:46
  • 1
Вуз не должен быть сам по себе: КНР готовит реформу системы высшего образования
  • 29.09 17:18
  • 2
Президент Казахстана Касым-Жомарт Токаев поручил создать армию нового образца
  • 29.09 13:44
  • 1
«Никогда не презирайте неприятеля»: чем закончится операция ВСУ «Вивальди»
  • 29.09 12:04
  • 1
Embraer передала ВВС Узбекистана первый самолет ВТА C-390 Millennium
  • 29.09 11:54
  • 1
На Як-130М увеличат вероятность поражения дрона
  • 29.09 11:28
  • 3
Новая модификация БТР-60МБЗ от Госкомвоенпрома Беларуси: синтез проверенной надежности и современных технологий
  • 29.09 02:14
  • 4
Выступление Биньямина Нетаньяху на Генассамблее ООН (ООН, США)
  • 29.09 01:56
  • 0
Комментарий к "Можно ли было избежать СВО? Что происходило в декабре 2021-го и почему переговоры не сработали"
  • 29.09 01:33
  • 1
Минфин Британии выделил миллиарды фунтов на плавучие доки для атомных подлодок
  • 28.09 17:31
  • 0
Комментарий к "Лавров: если Европа захочет воевать с Россией, война будет «очень короткой»"
  • 28.09 10:38
  • 16405
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния