Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2367
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
  • 22.05 20:47
  • 15868
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 22.05 19:47
  • 0
Комментарий к "«Умрем же, сограждане, за Украину!» Почему ядерного ответа НАТО не будет"
  • 22.05 13:31
  • 2
Проект самолета ТВРС-44 "Ладога" приостановлен
  • 22.05 11:51
  • 1
На гражданский самолет «Ладога» наденут погоны
  • 22.05 10:36
  • 1
«Умрем же, сограждане, за Украину!» Почему ядерного ответа НАТО не будет
  • 22.05 10:30
  • 1
Заряды на «Кинжалах» и «машина мечты». Путин и Лукашенко провели тренировку ядерных сил
  • 22.05 10:24
  • 2
НАТО уличили в противодействии российскому ядерному «Посейдону»
  • 22.05 10:16
  • 1
Минобороны показало полет МиГ-31 с "Кинжалом" со спецбоевой частью
  • 22.05 10:11
  • 2
Путин рассказал, чем пополнится состав ВМС и ВКС
  • 22.05 09:29
  • 1
SpaceX впервые опубликовала финансовую отчетность и оказалась глубоко убыточной
  • 22.05 05:18
  • 0
Комментарий к "США вернули еще один списанный бомбардировщик B-1B. Почему американские ВВС начал "воскрешать" устаревшую списанную технику"
  • 22.05 04:16
  • 0
Комментарий к "Почему даже старый советский РКГ-3 оказался опасен для “непобедимой” “Меркавы”"
  • 22.05 02:39
  • 1
Запасной план Европы: НАТО без Америки (The Economist, Великобритания)
  • 22.05 00:51
  • 0
Комментарий к "Самая дорогая игрушка Пентагона: 15 миллиардов за штуку"
  • 21.05 17:04
  • 0
Стенания Зеленского