Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2575
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
  • 19.08 12:40
  • 1
«Полевая артиллерия будущего»: САУ AS9 Huntsman поступила в австралийскую армию
  • 19.08 11:56
  • 1
Первый штатный носитель 6 мегатонных Посейдонов на испытаниях
  • 19.08 10:49
  • 2
В России приступили к сборке первых самолетов Як-130М
  • 19.08 10:42
  • 1
Россия: Британия поплатится за переданные Украине беспилотники (The Telegraph UK, Великобритания)
  • 19.08 08:05
  • 1
Экономисты посчитали, насколько сильно SpaceX перевернула земную космонавтику
  • 19.08 07:06
  • 3
Гаражный креатив
  • 19.08 03:55
  • 0
Комментарий к "Путин дразнит НАТО военным кораблем с гиперзвуковыми ракетами на борту (The Telegraph UK, Великобритания)"
  • 19.08 02:58
  • 0
Комментарий к "Если Путин нападет, НАТО ответит тремя стратегиями (Bild, Германия)"
  • 19.08 02:52
  • 1
Путин дразнит НАТО военным кораблем с гиперзвуковыми ракетами на борту (The Telegraph UK, Великобритания)
  • 19.08 02:25
  • 1
Вооруженные силы России и Киргизии завершили совместное тактическое учение
  • 19.08 00:15
  • 1
Комментарий к "«Удар, который отобьет желание воевать»: чему Россия может научиться у решимости Ирана"
  • 18.08 22:24
  • 6
Глава «Калашникова» назвал лучшее средство для уничтожения БПЛА в небе России
  • 18.08 21:12
  • 0
Комментарий к ""Коммерсантъ": США и Украина хотят модернизировать старые советские ЗРС С-300"
  • 18.08 20:50
  • 16380
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 18.08 20:15
  • 0
Комментарий к "Асимметричный ответ: как Россия дешевыми средствами истощает дорогостоящую машину НАТО"