تطوير سرير تحفيزي لـ HTP الدافع 1N

يتم تنفيذ المشروع بالتعاون مع وكالة الفضاء الأوروبية (ESA). بالاشتراك مع جامعة وارسو للتكنولوجيا ومعهد الطيران - شبكة أبحاث Łukasiewicz ، يغطي المشروع تطوير هيكل دافع 1N مدعوم ببيروكسيد الهيدروجين المركز (HTP).

أسرة المحفز هي العناصر الأساسية لكل دافع كيميائي أحادي الاتجاه. تمتلئ طبقة المحفز بمحفز مناسب أو بخليطه. عادة ما يشير إلى مجموع الحامل (الدعم) whashcoating (إذا تم استخدامه) ، والسطح النشط (الطور). في بعض الحالات يكون السطح النشط (الطور) والدعم من نفس المادة. أحد أكثر المحفزات شهرة التي يتم استخدامها في أنظمة الدافع الأحادي هي تلك التي تحلل الهيدرازين (N2H4). يتم تحضير المحفزات الخاصة بالدفاعات الفضائية للهيدرازين (مثل Cnesro أو Shell 405) من جاما ألومينا التي تستخدم كدعم (100-200 م 2 / جم) مع حمض سداسي كلوروريديك في محلول مائي كسلائف ، عن طريق طريقة التشريب بالرطوبة. ثم يتم تنشيط المحفز عن طريق تقليل تدفق الهيدروجين الغازي. تتيح هذه الخطوة تكوين بلورات إيريديوم صغيرة على سطح حبيبات الألومينا (دعامة). يتم تكرار الإجراء عدة مرات - من أجل الحصول على الكمية المتوقعة من المرحلة النشطة ولضمان عمر كافٍ للعامل الحفاز.

التكنولوجيا (المحفز) الموصوفة أعلاه هي حجر الأساس لمحركات الهيدرازين المستخدمة منذ عقود (منذ الستينيات). من ناحية أخرى ، تم استخدام محفز الفضة التقليدي (المعدني ، مثل الشاش الفضي ، والشاشات ، وما إلى ذلك) ، بنجاح مع بيروكسيد الهيدروجين في HTP (اختبار بيروكسيد عالي) منذ الخمسينيات ، نظرًا لأن الفضة لديها أفضل أداء تحلل لـ HTP. ومع ذلك ، قد لا يتم استخدام تركيزات بيروكسيد الهيدروجين الأعلى من 90-92% في الممارسة العملية مع هذا المحفز بسبب درجة حرارة التحلل الحراري للبيروكسيد والتي تكون قريبة من نقطة انصهار الفضة. يؤدي هذا بدوره ، خاصة في العمليات طويلة الأمد ، إلى أن الحفاز الفضي (أو المطلي بالفضة) يفقد أدائه بسبب تكوين أكسيد الفضة و / أو تأثير التلبيد. يكون التأثير أقوى بكثير في حالة 98% بيروكسيد الهيدروجين الذي يكون التحلل شديد الحرارة ، وبالتالي يصل طبقة المحفز إلى درجة حرارة تتراوح بين 950 و 960 درجة مئوية في غضون ثوانٍ قليلة ، في حين أن نقطة انصهار الفضة هي 962 درجة مئوية. .

قد يكون المحلول (لاستبدال محفز الفضة التقليدي) هو استخدام مواد أخرى غير الفضة (المعادن والسبائك والمركبات) كعامل تحفيزي نشط لتحلل بيروكسيد الهيدروجين. أحد الأساليب الحالية هو استخدام أكاسيد المنغنيز - MnOx / Al2O3 (مختلطة أحيانًا مع أكاسيد الكوبالت) مدعومة على دعامة خزفية مناسبة (مثل الألومينا). يمكن أيضًا استخدام أنواع أخرى من هذا النوع من المحفزات ، مثل قرص العسل المترابط من كورديريت (MnOx / 2MgO * 2Al2O3 * 5SiO2). يعتبر إجراء التشريب مهمًا جدًا للتثبيت الكافي للمرحلة النشطة على الدعامة لاستخدام أكاسيد المنغنيز ، خاصة في حالة محفز حبيبات MnOx / Al2O3.

لذلك ، يُظهر تحليل الأدبيات المفتوحة والحالية بوضوح أن الأكاسيد المختلطة ، التي تحتوي على كاتيونات من معادن انتقالية ، يمكن اعتبارها أحد الخيارات المحتملة. ومع ذلك ، فإن هذه المحفزات تظهر العديد من المشاكل التي تحتاج إلى حل. بعضها يتعلق بقضايا النشاط والبقاء المرتبطة بتغيرات الأكسدة في المرحلة النشطة (مثل محولات MnO2 النشطة إلى Mn2O3 التي تكون أقل نشاطًا تجاه البيروكسيد). تؤدي هذه المشكلة ، جنبًا إلى جنب مع القوة الميكانيكية المنخفضة لبعض دعامات السيراميك و / أو أحمال المرحلة النشطة المنخفضة نسبيًا ، إلى أن مدة (الدورات) التشغيلي محدودة نوعًا ما.

يعتبر بيروكسيد الهيدروجين بتركيز 98% بالوزن هو الأكثر تفضيلاً في تطبيقات المواد أحادية الكتلة بسبب أدائه الدافع. لذلك ، يبدو أن تطوير المحفز لـ 98% HTP الذي لا يعاني من مشاكل النشاط أو فترات الحياة ، هو أهم قضية في هذا المجال. الهدف الرئيسي للمشروع هو إجراء بحث يجيب على السؤال حول التكنولوجيا التي تمكننا من الحصول على المحفز الواعد للتحلل الفعال لبيروكسيد الهيدروجين 98% من درجة الصاروخ. سيكون هذا المحفز مكونًا أساسيًا لطبقة المحفز لمحركات الدفع أحادية الاتجاه في المستقبل القريب والتي تعمل على 98% بيروكسيد الهيدروجين كوقود دافع أخضر. علاوة على ذلك ، نعتقد أن تطوير التكنولوجيا لدينا (ولكن أيضًا من حيث الأوروبية) في مجال الدفع الفضائي الأخضر (على أساس بيروكسيد الهيدروجين) قد أظهر بالفعل الحاجة إلى مثل هذا المحفز.

سيكون الهدف النهائي لهذا المشروع عبارة عن سرير محفز تشغيلي (يعمل في ظروف معملية) لجهاز دفع أحادي المادة 98% HTP. شريطة أن يكون هذا الحل قد استوفى المتطلبات المحددة حاليًا ويعد بالوفاء بمتطلبات المستوى الأعلى ، فسيستمر تطوير دافع أحادي البروبيلانت 1 N.

الصورة: ESA