Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2140
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
  • 10.01 23:31
  • 13224
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 10.01 22:13
  • 2
О России и Иране - в свете последних событий
  • 10.01 16:43
  • 191
В России запустили производство 20 самолетов Ту-214
  • 10.01 01:36
  • 0
Ответ на "Россия должна ответить силой на захват танкера американцами - Гурулёв"
  • 09.01 21:00
  • 0
Комментарий к "Захват Мадуро Штатами — это удар или возможность для Путина? (Гуаньча, Китай)"
  • 09.01 17:10
  • 22
Отказ от нефти и газа затронет каждого жителя России
  • 09.01 15:14
  • 0
Уникальные технологии ядерного арсенала России – холодный компресс для «оппонентов»
  • 09.01 13:18
  • 2
Алиханов: в РФ создадут линейку авиадвигателей семейства П-35
  • 09.01 10:35
  • 1
Захват Мадуро Штатами — это удар или возможность для Путина? (Гуаньча, Китай)
  • 09.01 07:25
  • 1
Россия должна ответить силой на захват танкера американцами - Гурулёв
  • 09.01 05:30
  • 87
МС-21 готовится к первому полету
  • 08.01 14:58
  • 0
Новая реальность
  • 08.01 13:16
  • 1
«Ростех» сообщил о работе танкостроения РФ над машинами будущего
  • 08.01 08:58
  • 23
"Для прорыва островных цепей". Китай дал мощный ответ Пентагону
  • 08.01 07:17
  • 0
Комментарий к "Новый год — новая сделка? Почему перспектива установления мира на Украине по-прежнему кажется чем-то недостижимым (The Guardian, Великобритания)"