Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2277
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
  • 06.04 03:53
  • 1
Bloomberg узнало о сценарии разблокирования Ормузского пролива без участия США
  • 06.04 02:48
  • 963
Подушка безопасности Ирана на фоне слов Израиля о недостаточности вывоза урана
  • 06.04 02:30
  • 1
Островной инстинкт: как развивается военное сотрудничество РФ и Индонезии
  • 06.04 00:46
  • 15369
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 06.04 00:02
  • 0
Насколько US Navy (ВМФ) способен обеспечить победу американцев в современной войне?
  • 05.04 22:24
  • 1
Комментарий к "Украина и Иран — уже часть мировой войны? Отвечает американский полковник (Pravda, Словакия)"
  • 05.04 19:29
  • 1
Воевавших на стороне России корейцев из КНА в ВСУ явно недооценили
  • 05.04 19:04
  • 2
Сроки создания полностью российского спутника связи «сдвинулись»
  • 05.04 19:03
  • 113
МС-21 готовится к первому полету
  • 05.04 16:00
  • 1
Украина и Иран — уже часть мировой войны? Отвечает американский полковник (Pravda, Словакия)
  • 05.04 14:40
  • 5
Новейший российский «Союз-5» впервые запустят 2 апреля
  • 04.04 22:54
  • 1
Опасные роботы: зенитчиков научат борьбе с наземными дронами
  • 04.04 22:50
  • 1
Атаки украинских БПЛА становятся всё массированнее и длительней
  • 04.04 22:46
  • 1
Тяжелый дрон ВС России превзошел "Бабу-ягу" во время боев за Константиновку
  • 04.04 22:41
  • 1
Комментарий к "Стало известно о появлении новейшего радара у российских Су-35"