Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2763
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
  • 29.10 20:49
  • 1
В "Ростехе" рассказали о модернизации Як-130М
  • 29.10 20:39
  • 1
Песков: Россия готова сотрудничать с Индией по истребителям Су-57
  • 29.10 20:34
  • 2
Атомные «Бореи» ВМФ России прикрыли от дронов
  • 29.10 20:20
  • 1
Завод Дегтярёва запатентовал пулемёт для эффективной стрельбы в движении
  • 29.10 20:09
  • 1
Спущен на воду ледокол "Святогор"
  • 29.10 11:35
  • 1
Разведка США раскрыла облик китайского военного космоплана
  • 29.10 10:36
  • 1
В США связали отсутствие «Арматы» на СВО с дронами
  • 29.10 10:17
  • 1
Мантуров назвал поставки оружия для СВО приоритетом ОПК
  • 29.10 04:17
  • 2
Су-57 ударил ракетами-невидимками по аэродрому ВСУ
  • 28.10 19:45
  • 1
Российский «патрон последнего шанса» оценили
  • 28.10 17:30
  • 0
Под цифровой маской
  • 28.10 17:21
  • 0
Ядерная паника в США
  • 28.10 16:27
  • 1
«Матрешка» с сюрпризом: в России разработали новый антидроновый патрон
  • 27.10 22:34
  • 0
Комментарий к "Члены парламента предупредили, что подлодки Королевских ВМС не способны отразить атаку арктического флота России (The Telegraph UK, Великобритания)"
  • 27.10 21:40
  • 2
Франция предложила разместить истребители с ядерным оружием в 10 странах