Войти

Раскрыты проблемы при производстве кислорода на Луне и Марсе

2658
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
  • 18.09 14:27
  • 0
Комментарий к "МИД назвал сроки планов НАТО начать горячую фазу конфликта с Россией"
  • 18.09 12:42
  • 3
Шойгу назвал рейдерским захватом действия Армении с инвестициями России
  • 18.09 12:03
  • 1
В Сербии открылся завод по производству военных беспилотников
  • 18.09 11:58
  • 1
Датскому флоту предложили новый тяжело вооруженный прибрежный корвет
  • 18.09 11:50
  • 4
Россия прекратит производство самолетов Ан-148
  • 18.09 08:00
  • 1
Угроза от ИИ превзошла ожидания человечества
  • 18.09 06:28
  • 2
Ракета неизвестного типа превратила в обломки истребитель F-15 в небе над Йеменом
  • 18.09 00:27
  • 2
Польша признала давление США и НАТО в вопросе поставок оружия Украине
  • 17.09 23:51
  • 1
Бразилия приостановила закупку второй партии вертолетов Ми-35
  • 17.09 19:17
  • 1
Фон дер Ляйен: расходы на оборону в ЕС за пять лет выросли почти на 80%
  • 17.09 17:47
  • 0
Комментарий к "Оборона Европы рушится"
  • 17.09 13:28
  • 0
Разница в подходах
  • 17.09 10:33
  • 1
Корвет РФ выпустил сигнальные ракеты в сторону датского вертолета. Что известно
  • 17.09 01:59
  • 1
Оборона Европы рушится
  • 16.09 21:22
  • 0
Комментарий к "Путин пригрозил Европе войной, если на Украину будут введены миротворческие войска (The Washington Post, США)"