Sviluppo di un letto catalizzatore per il propulsore 1N

Il progetto è realizzato in collaborazione con l'Agenzia Spaziale Europea (ESA). Insieme alla Warsaw University of Technology e all'Institute of Aviation – Łukasiewicz Research Network, il progetto include lo sviluppo di un propulsore da 1 N alimentato da perossido di idrogeno concentrato.

I letti catalitici sono i componenti chiave di qualsiasi propulsione chimica monocomponente (monopropellente) per motori a razzo. Uno dei catalizzatori più noti utilizzati nei sistemi di motori a razzo monopropellente (es. idrazina – N₂H₄) sono preparati da ossido di alluminio e iridio. D'altra parte, il catalizzatore d'argento tradizionale è stato utilizzato con successo per 60 anni con un altro monopropellente: il perossido di idrogeno HTP (High Test Peroxide), perché l'argento ha la migliore efficienza di decomposizione dell'HTP.

Tuttavia, concentrazioni di HTP superiori a 90-92% non possono essere utilizzate con il catalizzatore d'argento a causa della temperatura di decomposizione adiabatica del perossido di idrogeno, che è vicina al punto di fusione dell'argento. Ciò a sua volta fa sì che, specialmente nei processi a lungo termine, il catalizzatore d'argento (o rivestito d'argento) perda le sue proprietà a causa della formazione di ossido d'argento e/o degli effetti di sinterizzazione. Un effetto molto più forte si verifica con il perossido di idrogeno 98%, la cui decomposizione è estremamente esotermica, consentendo al letto del catalizzatore di raggiungere temperature nell'intervallo 950-960 °C in pochi secondi, mentre il punto di fusione dell'argento è di 962 °C.

Una soluzione potrebbe essere quella di utilizzare materiali diversi dall'argento come materiali cataliticamente attivi per la decomposizione del perossido di idrogeno con concentrazioni superiori a 92%. Uno dei letti catalitici considerati è l'utilizzo di ossidi di manganese – MnOx / Al2O3 (a volte miscelati con ossidi di cobalto) depositati su un idoneo supporto ceramico (es. allumina). Sono possibili anche altri tipi di tali catalizzatori, ad esempio con struttura a nido d'ape (MnOx/2MgO/2Al2O3/ 5SiO2).

Il perossido di idrogeno (HTP) a una concentrazione di 98% è il più desiderabile nelle applicazioni monopropellenti grazie alla sua propulsione e alle sue proprietà ecologiche. Pertanto, lo sviluppo di un catalizzatore per 98% HTP che non mostra problemi con attività ridotta e accorciamento dell'aspettativa di vita sembra essere il problema più importante in questo campo. L'obiettivo principale del progetto è condurre una ricerca che risponda alla domanda su quale tecnologia ci consentirà di ottenere il catalizzatore più promettente per la decomposizione efficiente del perossido di idrogeno 98% come combustibile per razzi verdi.

L'obiettivo finale di questo progetto è sviluppare un letto catalitico per un propulsore 1N alimentato dal monopropellente HTP - perossido di idrogeno 98%.

Supponendo che questa soluzione soddisfi i requisiti tecnici specificati, lo sviluppo del propulsore 1N alimentato da HTP continuerà.