Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2153
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
  • 18.01 19:48
  • 13539
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 18.01 16:58
  • 1
В США впервые показали «Абрамс» нового поколения
  • 18.01 15:40
  • 23
Отказ от нефти и газа затронет каждого жителя России
  • 18.01 13:06
  • 88
МС-21 готовится к первому полету
  • 18.01 05:18
  • 4
Китайская пресса раскрыла характеристики стратегической АПЛ нового поколения
  • 17.01 20:22
  • 0
О гидропневматической (управляемой, адаптивной) подвеске, в том числе для танков (в связи с Abrams'ом нового поколения).
  • 17.01 14:55
  • 1
Комментарий к "В США впервые показали «Абрамс» нового поколения"
  • 17.01 05:20
  • 0
Комментарий к "Захарова: любые иностранные войска на Украине станут законными целями для ВС РФ"
  • 17.01 02:22
  • 1
Комментарий к "Россию обвинили в реализации программы США «Быстрый глобальный удар»"
  • 17.01 01:15
  • 1
Соседей не выбирают, но…
  • 17.01 00:56
  • 0
Комментарий к "Безопасность по-европейски"
  • 16.01 14:19
  • 2
Проблемы с выпуском Ту-214 привели к смене руководства в "Туполеве"
  • 16.01 09:08
  • 0
Безопасность по-европейски
  • 16.01 06:59
  • 0
Комментарий к "«Бои будут затяжными и кровопролитными». Потеряют ли ВСУ Славянск и Краматорск?"
  • 15.01 23:40
  • 0
Комментарий к "Названа способная перехватить «Орешник» система ПВО"