Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2148
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
  • 15.01 20:49
  • 13418
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 15.01 19:19
  • 192
В России запустили производство 20 самолетов Ту-214
  • 15.01 19:16
  • 0
Комментарий к "Россию обвинили в реализации программы США «Быстрый глобальный удар»"
  • 15.01 15:12
  • 2
В чем сила
  • 15.01 12:05
  • 10
Казахстан планирует организовать производство турецкого легкого танка "Тулпар"
  • 15.01 06:37
  • 0
Комментарий к "«Война изменится до неузнаваемости» Полковник Генштаба Андрей Демуренко — об уроках СВО, переменах в армии и оружии будущего"
  • 15.01 05:11
  • 2
На Зеленодольском заводе модернизировали производственные мощности
  • 15.01 03:40
  • 0
Комментарий к "Новая гиперзвуковая ракета Х-99 вдребезги разнесет любой украинский объект"
  • 15.01 02:39
  • 0
О дальних ЗУР ПВО и ПРО
  • 15.01 01:37
  • 1
«Война изменится до неузнаваемости» Полковник Генштаба Андрей Демуренко — об уроках СВО, переменах в армии и оружии будущего
  • 15.01 00:55
  • 0
Комментарий к "Шмыгаль заявил, что союзники передали Украине 23 системы ПВО в 2025 году"
  • 14.01 21:26
  • 1
МИД Индии: оборонные закупки определяются интересами страны, а не идеологией
  • 14.01 20:26
  • 0
Комментарий к сообшениям от использовании С-300(В) в ходе СВО
  • 14.01 19:01
  • 48
"Для прорыва островных цепей". Китай дал мощный ответ Пентагону
  • 14.01 16:26
  • 1
Россия в 2026 году поведет наступление на двух основных направлениях СВО