Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2544
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
  • 05.08 01:47
  • 0
Комментарий к "Рукопись о Баскервилях: деталь, после которой дело Холмса становится другим"
  • 05.08 01:04
  • 0
Комментарий к "Правда ли, что Россия проиграла Первую мировую из-за отсталости? Вся правда о главной военной лжи века"
  • 04.08 22:58
  • 0
Комментарий к "Медленное угасание "коалиции желающих" (The Telegraph UK, Великобритания)"
  • 04.08 20:17
  • 0
Комментарий к "Закладка, определившая эпоху: день рождения двух морских легенд" и "Испытание океаном: история головного эсминца проекта 956, который дал имя серии"
  • 04.08 07:03
  • 1
Китайские ученые сделали ночное видение полноцветным
  • 04.08 04:51
  • 1
Медленное угасание "коалиции желающих" (The Telegraph UK, Великобритания)
  • 04.08 04:40
  • 16353
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 04.08 01:30
  • 1
Комментарий к "Голодомор. Ложь и факты"
  • 04.08 01:09
  • 1
Комментарий к "Нравственный вакуум: Может ли атеизм обосновать добро? Христианство как опора человечности"
  • 04.08 00:17
  • 0
Комментарий к "Города-предатели, встречавшие немцев как освободителей"
  • 03.08 23:00
  • 1
Крепко сбитые: как работают мобильные огневые группы на «Тиграх»
  • 03.08 22:59
  • 0
Комментарий к "Почему Красная Армия не смогла прорвать линию Маннергейма три месяца"
  • 03.08 22:52
  • 135
МС-21 готовится к первому полету
  • 03.08 22:42
  • 3
«Новая эра авиации спецопераций»: генерал США оценил штурмовик Skyraider II
  • 03.08 21:34
  • 0
Ответ на вопрос "А стоит ли цитировать маршала Жукова"