Анализ основных методов получения ракетного топлива путем электролиза воды

Дан обзор бортовых электролизных установок, входящих в состав двигательных установок космических аппаратов и предназначенных для получения компонентов ракетного топлива из воды. Исследован технический уровень разработок по бортовым электролизным установкам. Выполнены анализ тенденций и прогноз развития бортовых электролизных установок. Оценена возможность их использования в составе космических аппаратов.

Литература

[1] Лемешевский С.А., Графодатский О.С., Ширшаков А.Е. и др. Космическая транспортная система для освоения малых космических тел. Вестник НПО им. С.А. Лавочкина, 2018, № 2, с. 47–55.

[2] Grogan P., Armar N., Siddiqi A. et al. A flexible architecture and object-oriented model for space logistics simulation. AIAA Space Conf. Exposition, 2009, doi: https://doi.org/10.2514/6.2009-6548

[3] Merrill R.G. An integrated hybrid transportation architecture for human Mars expeditions. AIAA SPACE Conf. Exposition, 2015, doi: https://doi.org/10.2514/6.2015-4442

[4] Jones C.A., Merrill R.G., McVay E. Cis-lunar reusable in-space transportation architecture for the evolvable mars campaign. AIAA SPACE, 2016, doi: https://doi.org/10.2514/6.2016-5493

[5] Litvak M.L., Sanin A.B. Water in the solar system. Phys.-Usp., 2018, vol. 61, no. 8, pp. 779–792, doi: https://doi.org/10.3367/UFNe.2017.04.038277

[6] Shalashov M., Fedorov V., Vaulin S. Concept of application of water electrolysis propulsion system as a component of a universal space platform for asteroid exploration mission. AS, 2021, doi: https://doi.org/10.1007/s42401-021-00110-0

[7] Rosenberg S.D., Judd D.C., Garrison P.W. Integratable propulsion systems for the Space Station. J. Propuls. Power, 1985, vol. 1, no. 1, pp. 65–69, doi: https://doi.org/10.2514/3.22760

[8] Sovey J., Tacina R., Morren J.W. et al. Space station propulsion. JANNAF Propulsion Conf., 1987. URL: https://ntrs.nasa.gov/citations/19880002364

[9] De Groot W., Arrington L., McElroy J. et al. Electrolysis propulsion for spacecraft applications. 33rd Joint Propulsion Conf. Exhibit, 1997, doi: https://doi.org/10.2514/6.1997-2948

[10] Подобедов Г.Г., Смоленцев А.А., Смоляров В.А. и др. Солнечная водяная двигательная энергетическая установка. Известия РАН. Энергетика, 2013, № 1, с. 57–67.

[11] Терентьев И.П., Туманин Е.Н., Щербаков А.Н. Электролизер воды и способ его эксплуатации. Патент РФ 2647841. Заявл. 11.08.2016, опубл. 21.03.2018.

[12] Королев С.П., Кулешов В.Н., Кулешов Н.В. и др. Электролизер высокого давления с фитильной подачей воды для работы в невесомости. Известия РАН. Энергетика, 2019, № 2, с. 68–77, doi; https://doi.org/10.1134/S0002331019020092

[13] Иванчев С.С. Полимерные мембраны для топливных элементов: получение, структура, модифицирование, свойства. Успехи химии, 2010, т. 79, № 2, с. 117–134.

[14] Doyle K., Peck M.A., Jones L.L. Spinning CubeSats with liquid propellant. AIAA Guidance, Navigation, Control Conf., 2016, doi: https://doi.org/10.2514/6.2016-1369

[15] Глухих И.Н., Лопота В.А., Соколов Б.А. и др. Установки с электролизерами воды высокого давления. Альтернативная энергетика и экология, 2007, № 11, с. 73–79.

[16] Глухих И.Н. Бортовая электролизная установка космического аппарата. Патент РФ 2525350. Заявл. 11.12.2012, опубл. 10.08.2014.

[17] Глухих И.Н., Челяев В.Ф., Щербаков А.Н. Разработка накопителя водорода на основе твердополимерного электролизера воды. Известия РАН. Энергетика, 2012, № 2, с. 111–119.

[18] Глухих И.Н., Старостин А.Н., Щербаков А.Н. Разработка электролизного накопителя энергии для автономных энергоустановок. Известия РАН. Энергетика, 2013, № 4, с. 124–132.

[19] Глухих И.Н., Федорова Ю.М. Электролизная установка космического назначения и способ ее эксплуатации. Патент РФ 2543048. Заявл. 21.06.2013, опубл. 27.02.2015.

[20] Lenoida A. Hydrogen/oxygen SPE electrochemical devices for zero-g applications. European Space Power Conf., 1989, vol. 294, no. 1, p. 227.

[21] Guo Q. Gas/water and heat management of PEM-based fuel cell and electrolyzer systems for space applications. Microgravity Sci. Technol., 2017, vol. 29, no. 1–2, pp. 49–63, doi: https://doi.org/10.1007/s12217-016-9525-6

[22] Matsushima H. Water electrolysis under microgravity (Part II). Electrochim. Acta, 2003, vol. 48, no. 28 (48), pp. 4119–4125, doi; https://doi.org/10.1016/S0013-4686(03)00579-6

[23] Sakurai M., Sone Y., Nishida T. et al. Fundamental study of water electrolysis for life support system in space. Electrochim. Acta, 2013, vol. 100, pp. 3510–357, doi: https://doi.org/10.1016/j.electacta.2012.11.112

[24] Papale W., Roy R. A water-based propulsion system for advanced spacecraft. Space Forum, 2006, doi: https://doi.org/10.2514/6.2006-7240

[25] Harmansa N.-E. Development of a satellite propulsion system based on water electrolysis. Int. J. Energetic Mater. Chem. Propuls., 2019, vol. 18, no. 3, pp. 185–199, doi: https://doi.org/10.1615/IntJEnergeticMaterialsChemProp.2019028538