Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2731
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
  • 16.10 07:56
Комментарий к "Какие танки можно назвать лучшими танками Великой Отечественной войны?"
  • 16.10 05:45
  • 0
Комментарий к "В России посчитали атеистов. Гуманизм — дорого. Вера — бесплатно. Теперь объясню, в чём подвох"
  • 16.10 03:41
  • 1
Алиса Вайдель намерена свернуть немецкую поддержку Украины (The Economist, Великобритания)
  • 16.10 01:56
  • 0
Комментарий к "На Украине впервые уничтожена чешская 155-мм САУ DITA: что о ней можно сказать"
  • 16.10 00:35
  • 0
Комментарий к "Антикоммунизм без русофобии, антизападничество без изоляции: политические принципы Солженицына"
  • 15.10 17:20
  • 1
На Украине впервые уничтожена чешская 155-мм САУ DITA: что о ней можно сказать
  • 15.10 13:49
  • 4
Российский «ответ Starlink» потерял новый спутник
  • 15.10 13:45
  • 4
Ту-214 сократят экипаж
  • 15.10 07:43
  • 1
ВСУ «ослепли» из-за хамства Зеленского
  • 15.10 07:21
  • 81
Гендиректор ОАК Слюсарь: испытания SSJ New с российскими двигателями начнутся осенью - Интервью ТАСС
  • 15.10 01:30
  • 0
Комментарий к "Ядерный «Пионер». Каким был предок «Орешника», который пугал Европу 40 лет назад"
  • 15.10 00:21
  • 0
Комментарий к "Ствол как рудимент: почему артиллерия теряет смысл"
  • 14.10 23:11
  • 0
Комментарий к "«Не большевики погубили Россию»: историк Спицын раскрыл, почему Российская империя была обречена задолго до 1917 года"
  • 14.10 19:14
  • 1
Комментарий к "Дискуссия после речи генерала Гринкевича на Варшавском форуме по безопасности (The Guardian, Великобритания)"
  • 14.10 09:38
  • 1
Дискуссия после речи генерала Гринкевича на Варшавском форуме по безопасности (The Guardian, Великобритания)