Développement d'un lit catalytique pour le propulseur 1N

Le projet est mis en œuvre en coopération avec l'Agence spatiale européenne (ESA). En collaboration avec l'Université de technologie de Varsovie et l'Institut d'aviation - Réseau de recherche de Łukasiewicz, le projet comprend le développement d'un propulseur 1 N alimenté par du peroxyde d'hydrogène concentré.

Les lits catalytiques sont les composants clés de toute propulsion chimique à un seul composant (monergol) pour moteurs de fusée. L'un des catalyseurs les plus connus utilisés dans les systèmes de moteurs de fusée à monergol (par exemple l'hydrazine - N₂H₄) sont préparés à partir d'oxyde d'aluminium et d'iridium. D'autre part, le catalyseur à l'argent traditionnel est utilisé avec succès depuis 60 ans avec un autre monergol - le peroxyde d'hydrogène HTP (High Test Peroxide), car l'argent a la meilleure efficacité de décomposition HTP.

Cependant, des concentrations de HTP supérieures à 90-92% ne peuvent pas être utilisées avec un catalyseur à l'argent en raison de la température de décomposition adiabatique du peroxyde d'hydrogène, qui est proche du point de fusion de l'argent. Cela provoque à son tour, en particulier dans les processus à long terme, la perte de propriétés du catalyseur à l'argent (ou revêtu d'argent) en raison de la formation d'oxyde d'argent et/ou des effets de frittage. Un effet beaucoup plus fort se produit avec le peroxyde d'hydrogène 98%, dont la décomposition est extrêmement exothermique, permettant au lit de catalyseur d'atteindre des températures comprises entre 950 et 960 °C en quelques secondes, tandis que le point de fusion de l'argent est de 962 °C.

Une solution peut consister à utiliser des matériaux autres que l'argent comme matériaux catalytiquement actifs pour la décomposition du peroxyde d'hydrogène avec des concentrations supérieures à 92%. L'un des lits catalytiques envisagés est l'utilisation d'oxydes de manganèse – MnOx/Al2O3 (parfois mélangés à des oxydes de cobalt) déposés sur un support céramique adapté (par exemple l'alumine). D'autres types de tels catalyseurs sont également possibles, par exemple à structure en nid d'abeille (MnOx/2MgO/2Al2O3/ 5SiO2).

Le peroxyde d'hydrogène (HTP) à une concentration de 98% est le plus souhaitable dans les applications de monergol en raison de ses propriétés de propulsion et écologiques. Par conséquent, le développement d'un catalyseur pour 98% HTP qui ne présente aucun problème de diminution de l'activité et de raccourcissement de l'espérance de vie semble être le problème le plus important dans ce domaine. L'objectif principal du projet est de mener des recherches qui répondraient à la question de savoir quelle technologie nous permettra d'obtenir le catalyseur le plus prometteur pour la décomposition efficace du peroxyde d'hydrogène 98% en tant que carburant vert pour fusée.

L'objectif ultime de ce projet est de développer un lit catalytique pour un propulseur 1N alimenté par le monergol HTP - 98% peroxyde d'hydrogène.

En supposant que cette solution réponde aux exigences techniques spécifiées, le développement du propulseur 1N propulsé par HTP se poursuivra.