Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2529
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
  • 28.07 17:55
  • 0
Комментарий к "Моисеев: для ВМФ построят новейший фрегат водоизмещением более 9 тыс. тонн"
  • 28.07 17:32
  • 133
МС-21 готовится к первому полету
  • 28.07 17:29
  • 77
Гендиректор ОАК Слюсарь: испытания SSJ New с российскими двигателями начнутся осенью - Интервью ТАСС
  • 28.07 16:58
  • 2
До конца года в состав ВМФ России примут первую атомную подлодку «Пермь»
  • 28.07 15:42
  • 16345
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 28.07 12:50
  • 1
Комментарий к "«Снесем все к чертовой матери!» Стоит ли России ударить по производителям БПЛА в Европе?"
  • 28.07 12:45
  • 1
Без комментариев - статья "Полуколониальная Россия начала XX века, отставание во всём, пропасть между бедными и богатыми"
  • 28.07 09:01
  • 3
«Снесем все к чертовой матери!» Стоит ли России ударить по производителям БПЛА в Европе?
  • 28.07 06:39
  • 0
Комментарий к "«Летающий танк» СССР: зачем Т-80 поставили двигатель, который считали невозможным для земли"
  • 28.07 05:39
  • 1
Моисеев: для ВМФ построят новейший фрегат водоизмещением более 9 тыс. тонн
  • 28.07 05:32
  • 1
Военный раскрыл подробности о впервые примененной против России ракете Ruta Block 1
  • 27.07 20:36
  • 0
Комментарий к "Октябрьская революция — тормоз в образовании русского народа"
  • 27.07 19:10
  • 0
Комментарий к "Путин исключил агрессию со стороны России в украинском конфликте"
  • 27.07 11:56
  • 1
Не сигнальте роботам: как беспилотные грузовики «КАМАЗ» осваивают дороги России
  • 27.07 11:40
  • 1
Илон Маск призвал к уступкам России для завершения украинского конфликта