Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2452
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
  • 26.06 14:14
  • 16187
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 26.06 14:13
  • 1
«Качество войны изменится»: Лукашенко рассказал о встрече с посланниками Киева
  • 26.06 06:33
  • 0
Комментарий к "Что было бы, если бы в России не было революции 1917 года?"
  • 26.06 02:42
  • 1
Охотникам на украинские беспилотники требуется прикрытие
  • 26.06 00:31
  • 1
В США удивились «беспрецедентному событию» ВКС России
  • 26.06 00:08
  • 0
Комментарий к "Путин обвиняет НАТО в подготовке к войне против России (Die Welt, Германия)"
  • 25.06 20:06
  • 0
Об ошибках Маркса, точнее, о русском мышлении ("Потрясающие ошибки в «Капитале» и его научная несостоятельность. Почему марксисты этого не видят?")
  • 25.06 13:09
  • 6
Як-130 с оружием "воздух-воздух" может быть прекрасным охотником на БПЛА
  • 25.06 12:01
  • 1
Станут ли «Аннушка» и «Сарай» перехватчиками
  • 25.06 07:01
  • 343
Космонавтика Илона Маска
  • 25.06 03:56
  • 6
О Су-57 - свежая (от 19 июня) статье MWM
  • 25.06 02:16
  • 1
Путин обвиняет НАТО в подготовке к войне против России (Die Welt, Германия)
  • 25.06 01:22
  • 6
Ушаков: РФ ждёт не выполнения договоренностей Анкориджа, а победы
  • 25.06 00:00
  • 0
Комментарий к "Европа ищет агрессора, роль которого Россия играть не будет (Политика, Сербия)"
  • 24.06 06:04
  • 129
МС-21 готовится к первому полету