Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2365
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
  • 20.05 18:57
  • 1
Зачем понадобился двухместный вариант Су-57?
  • 20.05 16:41
  • 1
ГУР МО Украины: Россия делает ставку на реактивные «Герани»
  • 20.05 15:10
  • 15845
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 20.05 06:01
  • 0
Комментарий к "Европейская дилемма: как обеспечить безопасность баллистических ракет большой дальности, которые Трамп отказывается поставлять (The Telegraph UK, Великобритания)"
  • 20.05 01:44
  • 1
Ровер компании Astrolab поищет на Луне гелий-3. И оценит уровень своей запыленности
  • 20.05 01:31
  • 1
Европейская дилемма: как обеспечить безопасность баллистических ракет большой дальности, которые Трамп отказывается поставлять (The Telegraph UK, Великобритания)
  • 20.05 00:52
  • 2
Су-57 заметили с комплексом 101КС-Н
  • 20.05 00:18
  • 0
Комментарий к "Польский военный «эксперт» высказался о «доктрине Герасимова»"
  • 19.05 23:39
  • 0
Комментарий к "Польша превращается в танковый хаб Европы"
  • 19.05 20:37
  • 0
Комментарий к "«Золотые линкоры» США умрут до рождения"
  • 19.05 11:54
  • 1
Кладов: выход на рынок разрабатываемого РФ и КНР перспективного тяжелого вертолета станет сенсацией
  • 19.05 11:28
  • 1
Ростех показывает в Китае высокотехнологичные разработки
  • 19.05 07:36
  • 1
Комментарий к "В США заинтересовались модернизацией российского Ту-160М"
  • 19.05 05:18
  • 1
Mercedes-Benz и другие автобренды ФРГ делают ставку в перспективе на оборонные заказы
  • 19.05 05:13
  • 3
Подразделения БАРС создадут в Удмуртии для защиты жителей и заводов от БПЛА