सभी के लिए विज्ञान: मैग्नेट अंतरिक्ष में ऑक्सीजन बनाने के लिए हाथ में शॉट शॉट

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जहां भी मनुष्य जाते हैं, उन्हें सांस लेने के लिए ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है – और जल्द ही पर्याप्त मनुष्य अंतरिक्ष के नए हिस्सों में जाने और लंबे समय तक वहां रहने वाले हैं। अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन (ISS) जैसे दीर्घकालिक अंतरिक्ष मिशनों पर, गैस को पृथ्वी से किए गए टैंकों में संग्रहीत किया जाता है या पानी के माध्यम से एक बड़े धारा को पारित करके बनाया जाता है, इसे हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में विभाजित किया जाता है।

में एक अध्ययन में प्रकृति रसायन विज्ञान 18 अगस्त को, जर्मनी, यूके और अमेरिका के वैज्ञानिकों ने इस प्रक्रिया को बनाने के लिए एक निश्चित प्रकार के चुंबक का उपयोग करने का एक तरीका बताया है, जिसे इलेक्ट्रोलिसिस कहा जाता है, बहुत अधिक कुशल।

इलेक्ट्रोलाइज़र डिवाइस में दो छोरों पर इलेक्ट्रोड होते हैं, एक सकारात्मक रूप से चार्ज (एनोड) और दूसरा नकारात्मक रूप से चार्ज (कैथोड)। पानी बिजली का एक गरीब कंडक्टर है, इसलिए यह एक ऐसी छोटी मात्रा के साथ मिश्रित होता है जो इलेक्ट्रॉनों को इसके माध्यम से गुजरने में मदद करता है। इस पदार्थ को इलेक्ट्रोलाइट कहा जाता है और आमतौर पर कुछ नमक, एसिड या आधार होता है।

वैज्ञानिक यह जांचना चाहते थे कि चुंबकीय क्षेत्र माइक्रोग्रैविटी में पानी के इलेक्ट्रोलिसिस को कैसे प्रभावित करते हैं। इसके लिए उन्होंने ब्रेमेन में एप्लाइड स्पेस टेक्नोलॉजी और माइक्रोग्रैविटी के केंद्र में एक प्रयोग किया, जहां इन स्थितियों को अनुकरण करने के लिए सुविधाएं हैं।

उन्होंने दो प्रतिक्रियाओं का अध्ययन किया: एक जो प्लैटिनम इलेक्ट्रोड का उपयोग करके हाइड्रोजन का उत्पादन करता है और एक अन्य जो एक तरल इलेक्ट्रोलाइट समाधान में दोनों इरिडियम ऑक्साइड इलेक्ट्रोड का उपयोग करके ऑक्सीजन का उत्पादन करता है। उन्होंने तुलना की कि कैसे प्रतिक्रियाओं के साथ और बिना माइक्रोग्रैविटी के काम किया और इलेक्ट्रोड के नीचे एक शक्तिशाली नियोडिमियम चुंबक के साथ और उसके बिना। नियोडिमियम मैग्नेट लोहे और बोरॉन के साथ दुर्लभ पृथ्वी धातु से बने मजबूत, स्थायी मैग्नेट हैं। चुंबक सेटअप पर इसके प्रभाव को अधिकतम करने के लिए उन्मुख था।

माइक्रोग्रैविटी में इलेक्ट्रोलिसिस के साथ मुख्य समस्या यह है कि गुरुत्वाकर्षण की एक ‘कमी’ गैस के बुलबुले को पानी की सतह पर उठने और विद्युत उपकरण से दूर होने के बजाय इलेक्ट्रोड से चिपकने का कारण बनता है। इस प्रकार ऑपरेटर इन गैसों को हटाने के लिए जटिल, ऊर्जा-गहन प्रक्रियाओं का सहारा लेते हैं।

अपने परीक्षणों के दौरान, वैज्ञानिकों ने पाया कि हाइड्रोजन उत्पादन के लिए, चुंबक की उपस्थिति ने माइक्रोग्रैविटी की स्थिति के साथ इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से 25% और 26% के बिना वर्तमान के घनत्व को बढ़ा दिया। जब उन्होंने इलेक्ट्रोलाइज़र में प्लैटिनम मेष इलेक्ट्रोड का उपयोग किया, तो वर्तमान घनत्व माइक्रोग्रैविटी स्थितियों में लगभग 240% बढ़ गया। इसका मतलब था कि बुलबुले बहुत तेजी से दूर हो सकते हैं और दूर चले गए।

टीम ने ऑक्सीजन-उत्पादक प्रतिक्रिया के लिए इसी तरह के परिणामों की सूचना दी, हालांकि वे कम स्पष्ट थे। चुंबकीय क्षेत्र के साथ, माइक्रोग्रैविटी स्थितियों में वर्तमान घनत्व में लगभग 23%की वृद्धि हुई। इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान एक चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करने से भी उस दर को काफी धीमा कर दिया गया, जिस पर इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से गुजरने वाले विद्युत प्रवाह में समय के साथ कम हो गया।

“प्रदर्शनकारी इलेक्ट्रोलाइटिक कोशिकाओं में एक हल्के, ऊर्जा-कुशल और विश्वसनीय चरण-पृथक्करण दृष्टिकोण के रूप में चुंबकीय रूप से प्रेरित प्रवाह नियंत्रण के उपयोग के लिए एक प्रूफ-ऑफ-कॉन्सेप्ट प्रदान करते हैं, जो अंतरिक्ष वातावरण में आवेदन के लिए अगली पीढ़ी के इलेक्ट्रोलाइटिक जल-विभाजन उपकरणों के विकास के लिए मार्ग प्रशस्त करते हैं,” वैज्ञानिकों ने उनके पेपर में लिखा है।

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