Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2470
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
  • 04.07 22:53
  • 2
Появились данные о подготовке НАТО массированного прорыва российской ПВО
  • 04.07 22:48
  • 1
Система для борьбы с украинскими беспилотниками уже создана, но нужно время
  • 04.07 22:38
  • 1
Комментарий к "«Политический вопрос»: почему Турция хочет продать российские С-400 Южной Корее?"
  • 04.07 22:31
  • 1
Максимальная комбинация: как масштабный удар ВС РФ парализует оборонную инфраструктуру Украины
  • 04.07 22:28
  • 1
The War Zone: Су-57 вооружили для охоты на дроны
  • 04.07 19:25
  • 16229
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 04.07 06:43
  • 0
К темам "«Ответ на 40-дневную операцию Зеленского». Россия нанесла самый сильный удар по Киеву" и "В Кремле рассказали о практически ежедневных встречах Путина и Герасимова"
  • 04.07 05:59
  • 0
Комментарий к "Стоило ли СССР прощать врагов после Великой Отечественной войны?"
  • 04.07 04:42
  • 0
Комментарий к "Министр обороны Германии заявил о переломной фазе украинского конфликта"
  • 03.07 18:43
  • 0
Комментарий к "Появились данные о подготовке НАТО массированного прорыва российской ПВО"
  • 03.07 15:17
  • 60
С ракетами "Томагавк" могут бороться и улучшенные ЗСУ-23-4М4 "Шилка"
  • 03.07 01:42
  • 1
В США рассказали о новой роли Су-57
  • 03.07 01:32
  • 1
FT: Европа хочет использовать оборонный потенциал Турции на фоне разлада с США
  • 02.07 12:08
  • 4
Зачем России новое танковое училище в эпоху БПЛА
  • 01.07 07:32
  • 0
Комментарий к "Украина как краеугольный камень новой европейской стратегии (The National Interest, США)"