Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2179
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
  • 31.01 20:01
  • 13937
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 31.01 17:03
  • 1
Новый «Кукурузник» совершит первый полет в этом году
  • 31.01 16:29
  • 5
"Время гвардейских танковых дивизий безвозвратно ушло"
  • 31.01 16:11
  • 2
Китайский аналог российской Р-37М показали крупным планом
  • 31.01 10:01
  • 2
Технологии «Буревестника» применили в космических программах
  • 30.01 17:41
  • 2
В России оценили развитие «железных сердец» танков
  • 30.01 07:24
  • 0
Комментарий к "Гренландия не обеспечит Америке безопасность в Арктике. А этот регион обеспечит (The Washington Post, США)"
  • 30.01 03:01
  • 1
Гренландия не обеспечит Америке безопасность в Арктике. А этот регион обеспечит (The Washington Post, США)
  • 30.01 02:37
  • 0
Комментарий к "Военный историк Найтцель предупреждает: "Мы не должны недооценивать Россию" (Bild, Германия)"
  • 30.01 01:50
  • 1
На верфи ST Engineering заложен киль второго корабля MRCV для ВМС Сингапура
  • 30.01 01:35
  • 1
Глава военного комитета НАТО высказался против европейской армии
  • 30.01 01:25
  • 1
Три сценария развития конфликта на Украине в 2026 году от американской прессы
  • 30.01 00:47
  • 0
Комментарий к "На Западе назвали условие уничтожения России"
  • 29.01 23:24
  • 0
Комментарий к "В США у российского Су-35 нашли серьезную проблему"
  • 29.01 21:03
  • 2
Пашинян рассказал о результатах выхода Армении из ОДКБ