Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2669
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
  • 21.09 17:47
  • 16401
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 21.09 16:46
  • 1
Москва получила повод разместить «Орешник» рядом с Японией
  • 21.09 16:40
  • 2
Российская ракета задает мировую тенденцию создания новейших вооружений
  • 21.09 15:13
  • 0
Комментарий к "Подводная лодка против авианосца: кто выйдет победителем в реальной дуэли?"
  • 21.09 13:57
  • 1
"Аврора" показала, каким должен быть современный пульт судоводителя
  • 21.09 13:37
  • 2
«Перешёл в состояние застоя»: в западной прессе оценили танк «Армата»
  • 21.09 13:22
  • 1
Держись, Zeekr. Российский электромобиль «Атом» запущен в массовое производство: 204 л.с. и до 500 км на одной зарядке
  • 21.09 08:19
  • 4
Угроза от ИИ превзошла ожидания человечества
  • 21.09 07:52
  • 1
Путин назвал российское оружие уникальным и надежным
  • 21.09 05:00
  • 1
Для Минобороны запустили новый спутник
  • 21.09 02:02
  • 26
Оффлайн нейросеть без цензуры на личном ПК или ноутбуке
  • 21.09 01:18
  • 1
НАТО объявило о готовности к потенциальному конфликту с Россией
  • 21.09 01:07
  • 1
Объявлено о полном фиаско ВСУ
  • 20.09 21:18
  • 0
Об "исторической эстафете" - по Ю.Семенову.
  • 20.09 18:34
  • 0
Комментарий к "Когда снесут мавзолей?"