Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2646
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
  • 14.09 09:19
  • 2
Российская авиация получила новый знак качества
  • 14.09 09:11
  • 2
В британской армии сформирован конный полк для разведывательных миссий
  • 14.09 01:29
  • 1
Маск сравнил опасность ИИ с ядерным оружием
  • 14.09 01:19
  • 1
Беспилотные котлы
  • 14.09 01:11
  • 1
"Теперь речь пойдет о нашей идентичности" (Die Zeit, Германия)
  • 13.09 20:33
  • 5
Вперёд, в прошлое! Дряхлые Ан-28 заменят так и не вылезший из пеленок "Байкал"
  • 13.09 09:49
  • 139
МС-21 готовится к первому полету
  • 13.09 02:52
  • 0
Комментарий к "«Мы едины»: генсек НАТО Рютте пообещал ещё больше сделать для Украины"
  • 13.09 02:21
  • 0
Комментарий к "«Patriot — не волшебная палочка». В чем проблема украинской ПВО?"
  • 12.09 23:05
  • 23
Оффлайн нейросеть без цензуры на личном ПК или ноутбуке
  • 12.09 18:21
  • 0
О сравнении "Ясеня-М" (проект 885М) с "Щукой-Б" (проект 971)
  • 12.09 15:45
  • 0
По поводу "Лучше бы на эти деньги построили 5 новых фрегатов пр. 22350 стоимостью по 500 млн. долл."
  • 12.09 08:14
  • 3
«Возникает ассоциация с «Бисмарком»: западная оценка крейсера «Адмирал Нахимов»
  • 12.09 05:21
  • 3
Комментарий к "Стремительная модернизация российского атомного подводного флота насторожила НАТО (Military Watch Magazine, США)"
  • 11.09 21:31
  • 1
Россия представила новую партию истребителей с самой большой дальностью полета в мире: темпы расширения парка Су-34 ускоряются (Military Watch Magazine, США)