Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2220
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
  • 25.02 12:47
  • 14655
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 25.02 12:39
  • 1
«Лондон приближает ядерную войну». Британия допустила появление войск на Украине
  • 25.02 11:07
  • 1
Второй самолет ЛМС-901 Байкал с двигателем ВК-800СМ начал полеты
  • 25.02 10:03
  • 211
Андрей Костин «Три ответа на один вопрос — как вернуть деньги в экономику»
  • 25.02 03:42
  • 23
Подушка безопасности Ирана на фоне слов Израиля о недостаточности вывоза урана
  • 25.02 01:14
  • 0
Комментарий к "Запад: агрессивные планы"
  • 25.02 00:36
  • 3
Разработка самолета ЛМС-901 "Байкал" зашла в тупик
  • 24.02 19:40
  • 1
Военкор: Считаю полезным поставить Ирану С-400 и С-500
  • 24.02 17:39
  • 0
Запад: агрессивные планы
  • 24.02 16:06
  • 1
В США впервые поднят в воздух B-2 Spirit с новейшей системой связи ACS 4.0
  • 24.02 15:49
  • 1
Комментарий к "О чем думал Советский Союз, наблюдая за операцией "Буря в пустыне"? (We Are The Mighty, США)"
  • 24.02 15:30
  • 1
Создатель нейросети, используемой для захвата Мадуро, вызван в Пентагон
  • 24.02 15:20
  • 1
Если Россия нападет в 3:00. Интервью с главой федеральной канцелярии Торстеном Фраем (Die Welt, Германия)
  • 24.02 15:10
  • 1
«В Бахмуте рождалась тактика малых штурмовых групп»
  • 24.02 14:57
  • 1
"Революция уже началась" С какой угрозой столкнулись бойцы в зоне СВО