Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2655
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
  • 17.09 13:28
  • 0
Разница в подходах
  • 17.09 10:33
  • 1
Корвет РФ выпустил сигнальные ракеты в сторону датского вертолета. Что известно
  • 17.09 01:59
  • 1
Оборона Европы рушится
  • 16.09 21:22
  • 0
Комментарий к "Путин пригрозил Европе войной, если на Украину будут введены миротворческие войска (The Washington Post, США)"
  • 16.09 20:18
  • 0
Комментарий к "Новое оружие России уже изменило ход СВО. На Западе признали его эффективность и назвали полной неожиданностью для ВСУ"
  • 16.09 19:02
  • 0
Комментарий к "Украинский след"
  • 16.09 18:20
  • 1
Россия может создать многоразовый лунный аппарат нового типа к 2040 году
  • 16.09 17:49
  • 2
Начальник бронетанкового управления МО РБ: современному танку альтернативы в ближайшей перспективе не будет
  • 16.09 11:03
  • 0
Украинский след
  • 16.09 05:00
  • 0
Комментарий к "От Москвы до Киева: Трамп ведет к миру или новой эскалации? (Al Jazeera, Катар)"
  • 16.09 01:52
  • 1
Новое оружие России уже изменило ход СВО. На Западе признали его эффективность и назвали полной неожиданностью для ВСУ
  • 16.09 01:27
  • 1
От Москвы до Киева: Трамп ведет к миру или новой эскалации? (Al Jazeera, Катар)
  • 15.09 20:08
  • 0
Комментарий к "Начальник бронетанкового управления МО РБ: современному танку альтернативы в ближайшей перспективе не будет"
  • 15.09 18:26
  • 4
Стремительная модернизация российского атомного подводного флота насторожила НАТО (Military Watch Magazine, США)
  • 15.09 15:43
  • 1
«Боец» с характером: разработан бронированный багги для военных снабженцев и медиков