Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2195
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
  • 09.02 13:26
  • 14071
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 09.02 12:40
  • 7
ОАК, S7 и ГТЛК подписали меморандум о поставке 100 самолетов Ту-214
  • 09.02 06:23
  • 0
О роли ТЯО в гипотетической войне - в том числе, с учетом планов СА 80-ых.
  • 09.02 05:42
  • 1
Ростех представит в Эр-Рияде комплекс управления огнем артиллерии "Планшет-А"
  • 09.02 04:51
  • 2
Раскрыты главные различия российских «Сармы» и «Торнадо-С»
  • 09.02 04:13
  • 2
В США российский Т-14 «Армата» сочли жертвой и тупиком в развитии
  • 09.02 04:06
  • 1
"Высокоточные комплексы" представят на World Defense Show новейшие средства ПВО
  • 09.02 03:49
  • 0
Насколько эффективны западные ВВС и ВМФ для войны Запада против России?
  • 09.02 02:29
  • 3
Глава РАН Красников сообщил о развитии «роев» БПЛА в России
  • 09.02 00:09
  • 0
Комментарий к "Сделка по Гренландии выявляет недостатки: высокотехнологичное американское оружие выходит из строя в арктическом холоде (The Washington Times, США)"
  • 08.02 22:56
  • 0
Могут ли "30 стран НАТО" победить Россию, если "по-настоящему" захотят?
  • 08.02 21:41
  • 0
Комментарий к "Неужели более 30 стран НАТО не могут победить Россию? Правда в том, что они не хотят побеждать (Baijiahao, Китай)"
  • 08.02 19:09
  • 3
Комментарий к "В России призвали вернуть поезда с ядерными ракетами"
  • 07.02 20:01
  • 0
Комментарий к "В России признали опасность новой гонки вооружений с США"
  • 07.02 17:57
  • 0
Комментарий к ""Вытеснить Россию из Черного моря": в США раскрыли детали плана по Украине"