Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2775
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
  • 04.11 02:00
  • 2
Падение всего одной страны приведет к Третьей мировой, и это будет "чудовищно", считает историк (Daily Express, Великобритания)
  • 04.11 00:10
  • 1
Дзермант: «У Киева нет шансов выстоять в конфликте»
  • 03.11 19:36
  • 1
«Космическая связь» выйдет на «абсолютный баланс»
  • 03.11 17:40
  • 2
Мир на Украине: пять факторов, от которых зависит успех переговоров (Politico, США)
  • 03.11 15:41
  • 2
Под шум боя: как ВМФ России пополнился новым подводным оружием
  • 03.11 13:28
  • 1
Фон дер Ляйен сообщила о присоединении Канады к кредиту Украине на 90 млрд. евро
  • 03.11 13:25
  • 1
Российский дрон нового поколения ушел от 16 перехватчиков ВСУ
  • 03.11 13:21
  • 1
Уведомление о планируемой поставке Украине 500 зенитных управляемых ракет PAC-3 MSE
  • 02.11 19:57
  • 3
«Борьба с многоголовым змеем». Почему интенсивность ударов ВСУ не снижается
  • 02.11 07:13
  • 1
Як-130М встроили в единую боевую сеть, рассказали в "Ростехе"
  • 02.11 05:50
  • 1
"Мы готовы к войне": Путин предупреждает об эскалации на Балтике (Die Welt, Германия)
  • 02.11 05:46
  • 3
Россия заявила об увеличении атомного подводного флота на фоне напряженных отношений с НАТО (Newsweek, США)
  • 01.11 21:20
  • 3
Военные летчики «Русских витязей» разбились на Су-30СМ
  • 01.11 20:14
  • 2
«США и НАТО не дадут». Какими могут быть гарантии безопасности для России?
  • 31.10 18:22
  • 3
Российский «патрон последнего шанса» оценили