Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

1944
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
  • 20.08 20:24
  • 4
В чем преимущества и недостатки калибров стрелкового оружия 7,62 и 5,45?
  • 20.08 20:06
  • 1
ВМФ разрабатывает новый корабль для решения задач в океанской зоне
  • 20.08 20:02
  • 2
МС-21 опережает Ту-214 по срокам запуска в производство? - ТЕХНОСФЕРА РОССИЯ
  • 20.08 20:01
  • 10119
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 20.08 19:54
  • 1
Использование Россией «старых» Су-24М и Су-27 над Балтикой объяснили
  • 20.08 19:37
  • 1
На Западе предрекли появление у России 300 истребителей Су-34
  • 20.08 17:24
  • 31
ChatGPT-4 и нейросети (ИИ) спешат на помощь ГШ ВС РФ и Российской армии
  • 20.08 17:00
  • 2
Путин упрочил за Россией статус великой державы. Европе есть от чего ужаснуться (The Telegraph UK, Великобритания)
  • 20.08 14:22
  • 0
Гарантии безопасности Киеву и ответ НАТО на «Запад-2025»
  • 20.08 01:23
  • 1
Взгляд в прицел: что стоит за учениями Южной Кореи и США
  • 20.08 00:34
  • 1
Комментарий к "Путин упрочил за Россией статус великой державы. Европе есть от чего ужаснуться (The Telegraph UK, Великобритания)"
  • 20.08 00:04
  • 0
Комментарий к "Путин и отношения с Азербайджаном: фокус на Южном Кавказе (Al Mayadeen, Ливан)"
  • 19.08 19:25
  • 104
Путин и отношения с Азербайджаном: фокус на Южном Кавказе (Al Mayadeen, Ливан)
  • 19.08 18:40
  • 0
Комментарий к "Война или мир"
  • 19.08 14:12
  • 0
Война или мир