Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2543
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
  • 04.08 02:12
  • 16352
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 04.08 01:30
  • 1
Комментарий к "Голодомор. Ложь и факты"
  • 04.08 01:09
  • 1
Комментарий к "Нравственный вакуум: Может ли атеизм обосновать добро? Христианство как опора человечности"
  • 04.08 00:17
  • 0
Комментарий к "Города-предатели, встречавшие немцев как освободителей"
  • 03.08 23:00
  • 1
Крепко сбитые: как работают мобильные огневые группы на «Тиграх»
  • 03.08 22:59
  • 0
Комментарий к "Почему Красная Армия не смогла прорвать линию Маннергейма три месяца"
  • 03.08 22:52
  • 135
МС-21 готовится к первому полету
  • 03.08 22:42
  • 3
«Новая эра авиации спецопераций»: генерал США оценил штурмовик Skyraider II
  • 03.08 21:34
  • 0
Ответ на вопрос "А стоит ли цитировать маршала Жукова"
  • 03.08 18:33
  • 0
Комментарий к "Мощь американских авианосцев увязывают с беспилотниками"
  • 03.08 05:13
  • 0
Комментарий к "Что дала русским крестьянам победа над Наполеоном?"
  • 02.08 21:06
  • 0
Об обороне, наступлении, и готовности к войне (по мотивам Шишкина :))
  • 02.08 04:46
  • 1
Комментарий к "Танк Т-64 с автоматом заряжания убрал четвёртого члена экипажа — что это изменило в конструкции"
  • 02.08 04:35
  • 0
Комментарий к "Что не так у Маркса с «эксплуатацией»"
  • 01.08 19:13
  • 0
Комментарий к "Почему гуманитарию так сложно найти общий язык с техническими специалистами? Я одна такая? Есть ли вообще решение?"