Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2325
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
  • 05.05 02:24
  • 2
Комментарий к "«Ударная мощь снижается»: на Западе подсчитали потери стратегической авиации ВКС РФ"
  • 05.05 02:15
  • 15692
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 04.05 21:50
  • 6
Искусственный интеллект на поле боя
  • 04.05 18:26
  • 0
Комментарий к "Усталость Европы"
  • 04.05 17:19
  • 0
Комментарий к "Противолодочная операция НАТО дает сигнал ВМФ России"
  • 04.05 17:11
  • 7
Экономике России предрекли тектонические изменения через 10 лет
  • 04.05 15:59
  • 0
Усталость Европы
  • 04.05 15:51
  • 0
Вильнюс застрял между ЕС и США
  • 04.05 15:36
  • 2
В ближайшие десятилетия продолжится гонка технологий, заявил Медведев
  • 04.05 12:57
  • 1
«Ударная мощь снижается»: на Западе подсчитали потери стратегической авиации ВКС РФ
  • 04.05 12:54
  • 2
Россия на переломе: эксперт призвал говорить с людьми честно
  • 04.05 12:53
  • 1
В США объяснили появление «Ковра» у российского Су-57
  • 04.05 12:25
  • 1
Пентагон договорился с ведущими разработчиками ИИ о боевом применении их систем
  • 04.05 12:03
  • 1
Путин подписал закон о праве таможенников уничтожать беспилотники
  • 04.05 01:44
  • 10
В США назвали Су-57 угрозой для F-35