Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2308
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
  • 27.04 08:19
  • 31
Новая политика Китая: увеличение процента учёных в ЦК КПК для ускорения развития
  • 27.04 07:45
  • 117
МС-21 готовится к первому полету
  • 27.04 03:38
  • 15635
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 27.04 01:49
  • 1
Northrop Grumman показала детальный рендер своего новейшего истребителя 6-го поколения
  • 27.04 01:41
  • 1
После тостов за кредит на 90 миллиардов евро у лидеров ЕС наступило похмелье (Politico, США)
  • 26.04 09:35
  • 2
Линкор по цене авианосца: ВМС США запросили финансирование для класса Trump
  • 25.04 20:36
  • 15
Всемирное Смутное время: хочет ли в действительности Европа воевать - Мнения ТАСС
  • 25.04 15:24
  • 0
Беларуси стоит задуматься о развитии собственной ядерной программы
  • 24.04 23:58
  • 2
Российский дрон-амфибия "Меридиан" готов к испытаниям на воде
  • 24.04 21:47
  • 1
Министр финансов Украины Марченко: "У нас достаточно средств и оружия, чтобы противостоять России хотя бы до середины 2025 года" (El País, Испания)
  • 24.04 16:17
  • 2
Окружить работой: как Российская армия меняет тактику наступления
  • 24.04 15:48
  • 130
Обзор программы создания Ил-114-300
  • 24.04 13:10
  • 6
Уникальность российского «Терминатора» объяснили
  • 24.04 10:43
  • 1094
Подушка безопасности Ирана на фоне слов Израиля о недостаточности вывоза урана
  • 24.04 09:58
  • 0
Экономика, как зеркало политики