Более глубокое понимание эффективности кислородно-эволюционирующего электролиза на Луне и Марсе

Создание надежного источника кислорода может помочь человечеству создать пригодные для жизни места обитания за пределами Земли в эпоху, когда космические путешествия более достижимы, чем когда-либо прежде.

Электролиз является популярным потенциальным методом, который включает в себя прохождение электричества через химическую систему для управления реакцией и может быть использован для извлечения кислорода из лунных пород или для расщепления воды на водород и кислород.

Это может быть полезно как для систем жизнеобеспечения, так и для производства ракетного топлива на месте.

Однако до сих пор, насколько ниже гравитационные поля на Луне (1/6^Й гравитации Земли) и Марса (1/3^{Удаленных рабочих столов} гравитации Земли) может повлиять на газообразующий электролиз по сравнению с известными условиями здесь, на Земле, которые не были подробно исследованы. Более низкая гравитация может оказать значительное влияние на эффективность электролиза, так как пузырьки могут прилипать к поверхностям электродов и создавать резистивный слой.

Новое исследование демонстрирует, как команда исследователей из Манчестерского университета и Университета Глазго провела эксперименты, чтобы определить, как потенциально живительный метод электролиза действовал в условиях пониженной гравитации.

Ведущий инженер проекта Гюнтер Джаст сказал: «Мы спроектировали и построили небольшую центрифугу, которая могла генерировать диапазон уровней гравитации, относящихся к Луне и Марсу, и эксплуатировали ее во время микрогравитации на параболическом полете, чтобы устранить влияние гравитации Земли.

«Проводя эксперимент в лаборатории, вы не можете избежать гравитации Земли; Однако на фоне почти нулевого g в самолете наши электролизные ячейки находились под влиянием только центробежной силы, и поэтому мы могли настроить уровень гравитации каждого эксперимента, изменив скорость вращения.

Центрифуга имела четыре 25-сантиметровых плеча, каждый из которых содержал электролизную ячейку, оснащенную различными датчиками, поэтому в течение каждой параболы продолжительностью около 18 секунд мы провели четыре одновременных эксперимента на вращающейся системе.

«Мы также провели те же эксперименты на центрифуге от 1 до 8 г в лаборатории. В этой конфигурации у нас руки качались так, что гравитация вниз учитывалась.

Было обнаружено, что тенденция, наблюдаемая ниже 1 г, согласуется с тенденцией выше 1 г, что экспериментально подтвердило, что платформы с высокой гравитацией могут использоваться для прогнозирования поведения электролиза в лунной гравитации, устраняя ограничения, связанные с необходимостью дорогостоящих и сложных условий микрогравитации. В нашей системе мы обнаружили, что в лунной гравитации было произведено на 11% меньше кислорода, если использовались те же рабочие параметры, что и на Земле».

Дополнительные требования к мощности были более скромными и составляли около 1%. Эти конкретные значения имеют отношение только к небольшой испытательной ячейке, но демонстрируют, что снижение эффективности в условиях низкой гравитации должно учитываться при планировании бюджетов мощности или выпуска продукта для системы, работающей на Луне или Марсе.

Если воздействие на мощность или выход продукта было сочтено слишком большим для правильного функционирования системы, могут быть сделаны некоторые адаптации, которые могут уменьшить действие силы тяжести, например, использование специально структурированной поверхности электрода или введение потока или перемешивания.