html текст
All interests
  • All interests
  • Design
  • Food
  • Gadgets
  • Humor
  • News
  • Photo
  • Travel
  • Video
Click to see the next recommended page
Like it
Don't like
Add to Favorites

Ячейка для фотоэлектролиза прошла тест на готовность к космосу. Ее сбросили со 120 метров


Экспериментальная капсула, которая сбрасывалась вниз с высоты 120 метров

ZARM Drop Tower Operation and Service

Химики разработали фотоэлектрохимическую ячейку для расщепления воды на водород и кислород в условиях микрогравитации, и при этом доказали ее работоспособность, сбрасывая ее в экспериментальной капсуле со 120-метровой высоты. Оказалось, что предложенный ими элемент с нанотекстурированной поверхностью электрокатализатора позволяет отводить от электродов образующийся газ и не снижает эффективность даже в условиях невесомости, пишут ученые в Nature Communications.

Расщепление воды на водород и кислород с помощью солнечного света позволяет получать горючее газовое топливо. Именно с помощью такой реакции, проводимой в фотоэлектрохимических ячейках, ученые предлагают получать водородное топливо на космических кораблях, используя для этого энергию солнечного света. Однако до сих пор было непонятно, будут ли эти системы нормально работать в условиях невесомости, ведь образующий газ должен отводиться от электродов, чтобы не препятствовать дальнейшему поступлению катионов водорода. Если на Земле — при наличии силы тяжести (а соответственно, и силы Архимеда) — этот процесс происходит сам, то в условиях микрогравитации эффективность фотоэлектрохимических ячеек для расщепления воды может быть значительно ниже.

Химики из США, Нидерландов и Германии под руководством Ханса-Йоахима Леверенца (Hans-Joachim Lewerenz) предложили такую схему ячейки для расщепления воды под действием света, которая должна работать и в условиях микрогравитации. Основу ячейки составил электрокатализатор на основе родия, нанесенный через маску из полистирольных наносфер на поверхность светопоглощающего катода из фосфида индия. Благодаря использованию маски у этой поверхности появляется нанотекстура, которая заставляет образующиеся пузырьки отрываться от электрода, и они не препятствуют дальнейшему протеканию реакции. Также для ускорения отвода пузырьков газа от электродов ученые добавляли в раствор электролита на основе хлорной кислоты один процент изопропанола.

Для проверки работоспособности разработанной ячейки в условиях микрогравитации ученые провели эксперимент в капсуле (в ней находились и сама ячейка, и источник света), которую сбрасывали вниз со 120-метровой высоты в вакуумизированной башне. Во время падения в ячейке воспроизводились условия микрогравитации (с минимальным уровнем 10-6 g), общая длительность свободного падения составила 9,3 секунды. Для сравнения такой же эксперимент проводился с аналогичной ячейкой, но с плоским слоем электрокатализатора. Также обе эти ячейки были протестированы в условиях нормального земного притяжения.

Общая схема эксперимента: слева — башня, в которой проводился эксперимент, посередине — капсула, которую сбрасывали вниз, справа — ячейка для получения водорода

K. Brinkert et al./ Nature Communications, 2018

Оказалось, что предложенная конфигурация действительно позволяет эффективно расщеплять воду в условиях невесомости. При этом работоспособность элемента сохраняется и при достаточно больших плотностях тока — вплоть до 16 миллиампер на квадратный сантиметр. Показатели аналогичной ячейки с плоским электрокатализатором оказались несколько хуже, но если в условиях земной гравитации плотность тока была лишь на несколько процентов ниже, чем для нанотекстуриованной поверхности, то в условиях микрогравитации она упала более чем в три раза.

Последовательность стадий эксперимента по сбрасыванию фотоэлектрохимической ячейки с высоты 120 метров

K. Brinkert et al./ Nature Communications, 2018

Чтобы подтвердить механизм повышения эффективности электрохимического элемента за счет ускоренного отрыва пузырьков и большей скорости транспорта ионов, эту систему промоделировали численно с использованием кинетической транспортной модели, которая подтвердила полученные результаты. По словам авторов работы, полученные ими результаты доказывают возможность использования подобных ячеек в космосе, а разработанные методы в будущем позволят оптимизировать геометрию и точный состав фотоэлектрохимического элемента для подобных целей.

Как правило, для определения возможного влияния микрогравитации необходимо более долгое время, чем те несколько секунд, в течение которых капсула находится в полете. Поэтому для проведения более длительных экспериментов используются другие установки. Небольшие тестовые эксперименты можно проводить в специальных вращающихся камерах. Для проведения полноценных экспериментов в условиях микрогравитации установки отправляются на орбиту. Например, на таким образом борту МКС изучали растворимость таблеток в воде, а для исследования воздействия антибиотиков на кишечную палочку на орбиту Земли даже запустили отдельный микроспутник EcAMSat.

Александр Дубов

Читать дальше
Twitter
Одноклассники
Мой Мир

материал с nplus1.ru

2

      Add

      You can create thematic collections and keep, for instance, all recipes in one place so you will never lose them.

      No images found
      Previous Next 0 / 0
      500
      • Advertisement
      • Animals
      • Architecture
      • Art
      • Auto
      • Aviation
      • Books
      • Cartoons
      • Celebrities
      • Children
      • Culture
      • Design
      • Economics
      • Education
      • Entertainment
      • Fashion
      • Fitness
      • Food
      • Gadgets
      • Games
      • Health
      • History
      • Hobby
      • Humor
      • Interior
      • Moto
      • Movies
      • Music
      • Nature
      • News
      • Photo
      • Pictures
      • Politics
      • Psychology
      • Science
      • Society
      • Sport
      • Technology
      • Travel
      • Video
      • Weapons
      • Web
      • Work
        Submit
        Valid formats are JPG, PNG, GIF.
        Not more than 5 Мb, please.
        30
        surfingbird.ru/site/
        RSS format guidelines
        500
        • Advertisement
        • Animals
        • Architecture
        • Art
        • Auto
        • Aviation
        • Books
        • Cartoons
        • Celebrities
        • Children
        • Culture
        • Design
        • Economics
        • Education
        • Entertainment
        • Fashion
        • Fitness
        • Food
        • Gadgets
        • Games
        • Health
        • History
        • Hobby
        • Humor
        • Interior
        • Moto
        • Movies
        • Music
        • Nature
        • News
        • Photo
        • Pictures
        • Politics
        • Psychology
        • Science
        • Society
        • Sport
        • Technology
        • Travel
        • Video
        • Weapons
        • Web
        • Work

          Submit

          Thank you! Wait for moderation.

          Тебе это не нравится?

          You can block the domain, tag, user or channel, and we'll stop recommend it to you. You can always unblock them in your settings.

          • nplus1.ru
          • ученые
          • исследования
          • эксперименты
          • домен nplus1.ru

          Get a link

          Спасибо, твоя жалоба принята.

          Log on to Surfingbird

          Recover
          Sign up

          or

          Welcome to Surfingbird.com!

          You'll find thousands of interesting pages, photos, and videos inside.
          Join!

          • Personal
            recommendations

          • Stash
            interesting and useful stuff

          • Anywhere,
            anytime

          Do we already know you? Login or restore the password.

          Close

          Add to collection

             

            Facebook

            Ваш профиль на рассмотрении, обновите страницу через несколько секунд

            Facebook

            К сожалению, вы не попадаете под условия акции