Production d’oxygène de l’ISS

Bonjour,

Une question pour les spécialistes de la station internationale :
Selon ce que j’ai cru comprendre une grande partie de l’oxygène de l’ISS était produite directement par électrolyse, savez vous en quelle quantité, quel type d’électrodes est utilisé, afin d’amoindrir au maximum leurs désintégration lors de l’oxydation ?
Je me demandais aussi de quelle façon ils régulaient le ratio air/Azote dans la station, ?
En vous remerciant

arthur a écrit:Bonjour,

Une question pour les spécialistes de la station internationale :
Selon ce que j’ai cru comprendre une grande partie de l’oxygène de l’ISS était produite directement par électrolyse, savez vous en quelle quantité, quel type d’électrodes est utilisé, afin d’amoindrir au maximum leurs désintégration lors de l’oxydation ?
Je me demandais aussi de quelle façon ils régulaient le ratio air/Azote dans la station, ?
En vous remerciant

Les deux mamelles de l'ECLSS de l'ISS s'appellent Elektron et OGS.

Le ratio est contrôlé aussi via une pression atmosphérique légèrement inférieure à la normale qui fait du même coup augmenter la pression partielle d'O². En maintenant la pression d'O² au niveau de la mer (production par l'électrolyse) et en abaissant la pression totale, on peut ainsi rehausser la pression partielle d'O². L'inverse est vrai (en réduisant la production au niveau des piles) si on dépasse les seuils fixés où une pression partielle d'O² trop forte provoque des effets indésirables mais pour cela, il faut vraiment une exposition prolongée à une pression partielle supérieure à 0,5bar. Quand aux pressions supérieures à 1,6bar provoquant des effets immédiats (effet Paul bert), on ne les rencontrent jamais dans une station où la pression totale est régulée sous 1bar.

Pour l'azote comme il n'est pas consommé lors de la respiration, je suppose qu'il est réinjecté en permanence par le système de ventilation qui aspire l'air. Après élimination du CO₂ et réajustement de la quantité d'O₂ on refoule l'air "neuf" dans les différents segments de la station ? (il doit probablement y avoir aussi un système de filtrage bactériologique)

Il doit quand même y avoir des "pertes" car outre l'électrolyse d'eau il y a des réservoirs d'O₂ apportés régulièrement par les Progress, l'ATV etc ... (peut-être aussi pour les scaphandres d'EVA ?)

Pour l'azote comme il n'est pas consommé lors de la respiration, je suppose qu'il est réinjecté en permanence par le système de ventilation qui aspire l'air

Je pensais exactement la même chose.

Pour ce qui est du CO2, j'imagine que l'air doit passer à tarvers un filtre à particule et que le gaz toxique doit y être stocké (les fameuses cartouches).

Je voulais essayer de fabriquer un model (simpliste) du système d'électrolyse en question, le débit, l'énergie employée, le type de solution électrolytique (sel,soude,acide,etc...), la qualité des électrodes étant assez déterminants...

Amicalement,

William

Je vient de lire ca et c'est tres interessant ! Merci Bcp, et pour la question et pour les réponse ! :eeks:

Il ya quelques infos plus techniques ici ...

http://www.msfc.nasa.gov/NEWSROOM/background/facts/eclss.pdf

.... mais pour les détails sur l'électrolyse ... il te faudra continuer les recherches :lolnasa:

Merci pour ces infos

montmein69 a écrit:Il ya quelques infos plus techniques ici ...

http://www.msfc.nasa.gov/NEWSROOM/background/facts/eclss.pdf

.... mais pour les détails sur l'électrolyse ... il te faudra continuer les recherches :lolnasa:

..

Le document traite de la partie américaine installée seulement depuis 2006 sur l'ISS et qui a même été arrêté en attendant la connexion avec le système de recyclage de l'eau dont une partie est justement ré-injectée vers l'électrolyse (c'est même son utilisation principale car les occupants de l'ISS sont encore réticents à boire de l'eau provenant de leurs urines et en utilise le minimum pour la toilette). Avant cela, l'O² était uniquement produit par Elektron qui fait partie du Service Module russe et qui, hélas, tombait souvent en panne obligeant à recourir aux anciennes méthodes (réservoirs provenant de transfert depuis la navette, cartouches...).



Les EVAs consomment effectivement beaucoup d'O² (plus que ne peut en produire l'OGS ou l'Elektron en continue) car avant chaque sortie, les astronautes respirent de l'oxygène pur pour évacuer le maximum d'Azote de leur organisme: la pression à l'intérieur d'un scaphandre EVA étant très basse, ils risqueraient sinon un accident de décompression comme ceux rencontrés en plongée sous-marine.
Les autres gros consommateurs sont les expériences elles-mêmes: un circuit d'O² délivre de l'O² dans toute la station sur les fonds de rack et les expériences peuvent s'en servir.

En MP, je peux t'envoyer quelques schémas de principe plus techniques qui n'ont pas leur place ici. Grosso modo, pour ce que je peux mettre ici, l'intensité normale de génération de l'OGS est de 35 A (suffisant pour la consommation de 3 à 4 membres d'équipage) mais est réduite à 25 A lorsque la concentration en O² atteint 22% et peut être augmenté jusqu'à 45 A si la concentration descend sous les 20% (on vise 21% en nominal). Les électrodes sont des polymères et la société qui les fabriquent a déposé un brevet sur leur composition (désolé de te décevoir).

Beau projet que ton expérience.

@+

Kostya

EDIT: suite à la coquille relevé par montmein69

Pour le CO2, ils utilisent des filtres à base d'hydroxyde ce Lithium, pareil que pour les sous-marins..
Merci encore pour le PDF :cheers:
Par contre pas d'info sur l'électrolyte...Je vais continuer à chercher de mon coté...

Les électrodes sont des polymères et la société qui les fabriquent a déposé un brevet sur leur composition (désolé de te décevoir).

Dommage, elles doivent être terriblement résistantes, je vois mal les astronautes démonter le module et les remplacer toutes les semaines...

n MP, je peux t'envoyer quelques schémas de principe plus techniques qui n'ont pas leur place ici.

Merci Kostya j'accepte avec plaisir

arthur a écrit:

Les électrodes sont des polymères et la société qui les fabriquent a déposé un brevet sur leur composition (désolé de te décevoir).

Dommage, elles doivent être terriblement résistantes, je vois mal les astronautes démonter le module et les remplacer toutes les semaines...

Hamilton (apolloman pourrait nous confirmer que ce sont eux qui fabriquaient déjà les backpacks pour les scaphandres lunaires d'Apollo) a aussi breveté le système de membrane séparatrice dans son système SPE destiné aussi aux sous-marins et donc beaucoup plus volumineux (l'OGS n'occupe qu'un rack sur l'ISS et l'Elektron ne pèse que 110 kg => il était déjà utilisé sur MIR dans Kvant-2). L'électrolyte est solide contrairement à l'Elektron russe qui utilise une solution liquide d'hydroxyde de potassium.
Voir ici quelques détails sur Elektron: http://jamesoberg.com/elektron2_tec.html

arthur a écrit:

n MP, je peux t'envoyer quelques schémas de principe plus techniques qui n'ont pas leur place ici.

Merci Kostya j'accepte avec plaisir

Bonne réception. ;)

Kostya.

Encore merci

Kostya a écrit: la tension normale de génération de l'OGS est de 35 A (suffisant pour la consommation de 3 à 4 membres d'équipage) mais est réduite à 25 A lorsque la concentration en O² atteint 22% et peut être augmenté jusqu'à 45 A si la concentration descend sous les 20% (on vise 21% en nominal).

Je suppose que tu voulais écrire ampérage ou intensité :?:
La tension (voltage en américain) se mesure elle, en volt.

Kostya a écrit:
Hamilton (apolloman pourrait nous confirmer que ce sont eux qui fabriquaient déjà les backpacks pour les scaphandres lunaires d'Apollo)

Je confirme è l'époque la société s'appelait Hamilton Standard, aujourd'hui après fusion elle s'appelle Hamilton Sundstrand

montmein69 a écrit:

Kostya a écrit: la tension normale de génération de l'OGS est de 35 A (suffisant pour la consommation de 3 à 4 membres d'équipage) mais est réduite à 25 A lorsque la concentration en O² atteint 22% et peut être augmenté jusqu'à 45 A si la concentration descend sous les 20% (on vise 21% en nominal).

Je suppose que tu voulais écrire ampérage ou intensité :?:
La tension (voltage en américain) se mesure elle, en volt.

Exact. Merci d'avoir relevé. J'avais tapé un peu trop vite sans me relire => c'est corrigé.

le type de solution électrolytique (sel,soude,acide,etc...)

En fait en réfléchissant, je me disait que l'urée elle même pouvait être en soit un électrolyte (CH4N2O), enfin une piste parmi d'autres...

Bonjour

Je suis en train de refondre l'article Wikipédia fr sur la station spatiale internationale et je n'arrive pas à trouver des chiffres cohérents sur la quantité de fret à hisser en orbite économisée lorsque le système de recyclage des eaux usées fonctionnera parfaitement. J'ai trouvé moins de 3 tonnes /an (dans le pdf indiqué plus haut) ou un peu moins de 7 tonnes dans un autre article de source NASA pour un équipage permanent de 6 personnes. Est ce que l'un de vous aurait une source fiable sur le sujet et plus généralement sur les consommables nécessaires par occupant et par an.

Pline a écrit:Bonjour

Je suis en train de refondre l'article Wikipédia fr sur la station spatiale internationale et je n'arrive pas à trouver des chiffres cohérents sur la quantité de fret à hisser en orbite économisée lorsque le système de recyclage des eaux usées fonctionnera parfaitement. J'ai trouvé moins de 3 tonnes /an (dans le pdf indiqué plus haut) ou un peu moins de 7 tonnes dans un autre article de source NASA pour un équipage permanent de 6 personnes. Est ce que l'un de vous aurait une source fiable sur le sujet et plus généralement sur les consommables nécessaires par occupant et par an.

Il faut pour cela attendre la publication des résultats de la mission OasiSS qui avait justement pour but d'identifier la quantité minimum nécessaire en testant de nouvelles procédures permettant d'économiser l'eau. A ce jour, et sans procédure particulière, l'utilisation varie beaucoup d'un individu à l'autre car:

1) certains transpirent plus ou moins,
2) certains boient plus ou moins en particulier après et pendant les exercices physiques (c'est donc lié au point 1)
3) certains sont moins économes que d'autres en faisant leur toilette (ne me faite pas dire que ces dames passent plus de temps dans la salle de bain car il y a aussi des mâles qui y prennent racine)

Enfin, pour les autres consommables (comme pour l'eau d'ailleurs) tel oxygène, azote...etc. Ils ne sont pas calculés "par occupant" car il faut aussi prévoir l'utilisation par les expériences qui sont desservies dans tout l'ISS par un réseau de distribution d'O² et N².

Désolé si cela ne permet pas de compléter Wikipédia à court terme mais dès que les résultats d'OasISS sortiront, je parie que quelqu'un s'en chargera .

Kostya

Merci ! J'avais effectivement oublié la consommation dans les racks scientifiques.

Tenir compte aussi (si ce n'est déjà fait)
- des arrimages et désarrimages de vaisseaux
- des EVA
dans toutes ces opérations il y a des manoeuvres pour mettre sous pression les sas, égaliser les pressions etc ...

montmein69 a écrit:Tenir compte aussi (si ce n'est déjà fait)
- des arrimages et désarrimages de vaisseaux
- des EVA
dans toutes ces opérations il y a des manoeuvres pour mettre sous pression les sas, égaliser les pressions etc ...

Effectivement, il y a aussi une consommation accrue due aussi à l'équipage lors des EVAs. Ils se préparent aux EVAs en respirant de l'O² pur dans la période précédent l'EVA afin de garantir une pression partielle suffisante (mais limité pour ne pas craindre les effets court terme d'une hyperoxie) dans le sang pendant l'EVA et éviter l'hypoxie. Les EVAs devraient néanmoins s'espacer une fois l'assemblage de l'ISS terminé.

L'activité physique - nécessaire pour le maintien en bonne forme- des spationautes est aussi consommatrice d'un surcroit de dioxygène. Si nous avons des médecins du sport parmi nous ils pourront peut-être répondre à cette question : y-a-t-il des activités physiques moins consommatrices que d'autres pouvant maintenir en bonne forme?
Je pense en particulier à des exercices de force plus statiques - donc demandant moins de travail - tout en évitant d'atrophier les muscles et agissant aussi contre la désossification ?

Giwa a écrit:L'activité physique - nécessaire pour le maintien en bonne forme- des spationautes est aussi consommatrice d'un surcroit de dioxygène. Si nous avons des médecins du sport parmi nous ils pourront peut-être répondre à cette question : y-a-t-il des activités physiques moins consommatrices que d'autres pouvant maintenir en bonne forme?
Je pense en particulier à des exercices de force plus statiques - donc demandant moins de travail - tout en évitant d'atrophier les muscles et agissant aussi contre la désossification ?

Là aussi, on va avoir une variabilité des V(O²) max d'un individu à l'autre qui va influer sur l'estimation. En plus, plus un individu est "sportif", plus son V(O²)max a tendance à croire. Moralité, pour économiser l'oxygène, ne faisons pas trop de sport

Kostya a écrit: Les EVAs devraient néanmoins s'espacer une fois l'assemblage de l'ISS terminé.

Difficile d'évaluer cela. Il y aura de la maintenance à faire, et je ne suis pas sûr que toutes les expériences scientifiques installées sur les plate-formes extérieures peuvent être "gérées" uniquement avec les bras robotiques.
D'un autre côté .... cela rassure sur la pertinence et l'utilité d'un équipage permanent de 6 astronautes dans la station.

Kostya a écrit:Là aussi, on va avoir une variabilité des V(O²) max d'un individu à l'autre qui va influer sur l'estimation. En plus, plus un individu est "sportif", plus son V(O²)max a tendance à croitre. Moralité, pour économiser l'oxygène, ne faisons pas trop de sport

Pour ce qui est de la VO2Max, elle permet d'augmenter la consommation maximale d'oxygène et donc la capacité à produire un effort important pendant une durée prolongée, mais elle n'augmente pas la consommation moyenne au repos.
Sinon, effectivement, il faut éviter de faire du sport, mais aussi ... de parler ! Quand on parle, on actionne les muscles de la machoire ainsi que ceux de la cage thoracique, donc on consomme plus qu'au repos. C'est pour cette raison qu'on limite le nombre de femmes dans l'ISS ...
Ok je sors ... :roll:

A+,
Argyre