Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2122
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
  • 28.12 05:05
  • 12504
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 28.12 05:03
  • 0
Комментарий к "Самое опасное оружие России уже находится в Белоруссии и нацелено на ЕС (Interia, Польша)"
  • 28.12 02:58
  • 5
В России собрались использовать для перевозки пассажиров дирижабли
  • 27.12 21:02
  • 117
Обзор программы создания Ил-114-300
  • 27.12 17:49
  • 188
В России запустили производство 20 самолетов Ту-214
  • 27.12 14:11
  • 84
МС-21 готовится к первому полету
  • 27.12 07:53
  • 2
Ил-114-300: крылья регионов
  • 27.12 06:25
  • 0
О БРСД, ДРМСД, и последствиях отказа от него.
  • 27.12 01:08
  • 1
Министр обороны Белоруссии объяснил, зачем республике нужен «Орешник»
  • 26.12 23:28
  • 0
Что может угрожать СГ РФ & РБ в военно-техническом отношении.
  • 26.12 20:17
  • 0
Что может угрожать СГ РФ & РБ в военном отношении.
  • 26.12 19:25
  • 0
Комментарий к "Назван российский противовес силам НАТО"
  • 26.12 17:48
  • 0
Вопросы к ""Рубин" разрабатывает стратегическую АПЛ нового поколения"
  • 26.12 15:52
  • 2
Старт новой ракеты "Союз-5" в рамках проекта "Байтерек" запланирован на декабрь 2025 года - глава "Роскосмоса"
  • 26.12 13:09
  • 1
Путин об ИИ: нельзя допустить появления людей, умеющих только нажимать на кнопки