Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2023
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 17:44
  • 11128
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 29.10 17:39
  • 10
США планируют практически утроить ядерный арсенал к 2050 году
  • 29.10 17:26
  • 0
В шаге от эскалации
  • 29.10 16:39
  • 60
МС-21 готовится к первому полету
  • 29.10 16:38
  • 65
Гендиректор ОАК Слюсарь: испытания SSJ New с российскими двигателями начнутся осенью - Интервью ТАСС
  • 29.10 16:18
  • 3
Искусственный интеллект - реальность, которую поздно отрицать
  • 29.10 13:16
  • 1
Путин поддержал идею добровольческих формирований для защиты опасных объектов
  • 29.10 06:16
  • 0
И еще о росте производства в богоспасаемой империи св. Николая II
  • 29.10 02:28
  • 1
О росте производства в богоспасаемой империи св. Николая II
  • 29.10 00:40
  • 0
Комментарий к "В России призвали американских генералов провести для Трампа ликбез по подлодкам"
  • 28.10 21:36
  • 2
Беларусь и Мьянма поддерживают высокий уровень сотрудничества в военно-технической сфере
  • 28.10 20:10
  • 0
Комментарий к "США планируют практически утроить ядерный арсенал к 2050 году"
  • 28.10 18:54
  • 1
В России призвали американских генералов провести для Трампа ликбез по подлодкам
  • 28.10 17:41
  • 1
Игры и экология
  • 28.10 15:37
  • 0
Защита от агрессии