Nadtlenek wodoru 98% klasy HTP - alternatywa dla hydrazyny

• Autorzy: Rarata G. , Surmacz P.

Warianty tytułu

EN

Hydrogen peroxide 98% HTP-class - an alternative for hydrazine

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wartykule zwrócono uwagę na możliwość wykorzystania nadtlenku wodoru (H2O2) klasy HTP (do zastosowań napędowych – tzw. „High Test Peroxide” lub też „Rocket Grade Hydrogen Peroxide”) jako atrakcyjnej alternatywy dla obecnie stosowanych materiałów pędnych na platformach satelitarnych. Najpowszechniejszymi materiałami pędnymi aktualnie wykorzystywanymi jako napędy kosmiczne w satelitach są hydrazyna i jej pochodne (paliwa) oraz czterotlenek dwuazotu (utleniacz). Są to substancje odznaczające się bardzo wysoką toksycznością oraz korozyjnością. Zwłaszcza stosowanie hydrazyny poddawane jest coraz ostrzejszym restrykcjom w Europie (Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego w sprawie rejestracji, oceny, udzielania zezwoleń i stosowanych ograniczeń w zakresie chemikaliów – REACH). Rosnące trudności formalne związane z użytkowaniem hydrazyny oraz relatywnie wysokie koszty zabezpieczeń dla personelu naziemnego, sprawią, że sektor napędów satelitarnych intensywnie poszukuje odpowiednich zamienników tej substancji. Ocenia się, że nadtlenek wodoru klasy HTP o stężeniu 98% jest jednym z najpoważniejszych kandydatów do tego, aby ją skutecznie zastąpić. Nadtlenek wodoru klasy HTP jest silnym ciekłym utleniaczem i jednocześnie, relatywnie najbezpieczniejszym, rakietowym jednoskładnikowym materiałem pędnym. Niestety, obecnie substancja ta, zwłaszcza wmniejszych ilościach, jest praktycznie niedostępna na rynku europejskim. Skutkiem tego ośrodki akademickie oraz jednostki naukowo-badawcze, które wykazują zainteresowane są badaniami z wykorzystaniem HTP, nie są w stanie nabyć nawet niewielkich ilości HTP w rozsądnej cenie. Dlatego też w Instytucie Lotnictwa opracowano technologię uzyskiwania laboratoryjnych do technicznych ilości względnie taniego nadtlenku wodoru o stężeniu powyżej 80% (nawet 98%+) oraz odpowiednio wysokiej czystości.

EN

The paper presents modern approach as well as the potential of “novel” chemical “green” rocket propellant for satellite applications known as hydrogen peroxide of HTP class. The technology of obtaining the substance has been fully developed at IoA. However, the compound already is under experimental research for its practical utilisation within space propulsion applications. This liquid rocket propellant may be successfully used in thrusters and engines in RCS’s. What more, recently has become promising alternative for utilised so far toxic propellants. The novel (in terms of its quality and renewed interest) high-energy liquid green propellant called HTP is 98% aqua solution of hydrogen peroxide (High Test Peroxide). It does not suffer from the disadvantages typical for currently used rocket propellants and is now being extensively tested in many other space propulsion research centres around the world. The paper also presents the potential connected to the use of 98% HTP, also with comparison to the other liquid currently commonly used and very toxic propellant - hydrazine. Additionally, the authors try to prove that 98% HTP enables, due to low costs, the extensive research for alternative “green” propulsion systems may not always have to be done by the relevant industry itself but also by academia, research institutes and smaller private companies.

Słowa kluczowe

PL

nadtlenek wodoru; hydrazyna; rakietowe materiały pędne

EN

hydrogen peroxide; hydrazine; rocket propellant

• Wydawca: Wydawnictwa Naukowe Instytutu Lotnictwa
• Czasopismo: Prace Instytutu Lotnictwa
• Rocznik: 2014
• Tom: Nr 1 (234) March 2014
• Strony: 25--33
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., fot., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Rarata G.

• Instytut Lotnictwa, Centrum Technologii Kosmicznych

autor

Surmacz P.

• Instytut Lotnictwa, Centrum Technologii Kosmicznych

Bibliografia

• [1] Bengtsson, G. (2010). Peroxide Propulsion. Pobrano z lokalizacji http://www.peroxidepropulsion.com
• [2] Gałecki, J. (1964). Preparatyka Nieorganiczna - Czyste Odczynniki Chemiczne. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne.
• [3] Hill, N. (2006). „Black arrow”. a Vertical Empire: the History of the UK Rocket and Space Programme, 1950-1971. London.
• [4] Military Specifications. (2003). Performance Specification; Propellant: Hydrogen Peroxide, MIL-PRF-16005F Rev. F.
• [5] NASA. (2005). Fire, Explosion, Compatibility and Safety Hazards of Hydrogen Peroxide.
• [6] Parrish, C. (2004). Patent nr 7122166. USA.
• [7] Patnaik, P. (2003). Handbook of Inorganic Chemicals. McGraw-Hill.
• [8] Rarata, G., Surmacz, P., & Florczuk, W. (2013). Potential Risk Concerning the Use of Hydrogen Peroxide. STO-MP-AVT-210 Risk and Reliability Assessment and Validation for Small Spacecraft. NATO STO.
• [9] Rocketbelt Ltd. (2011). Rocket Belt. Pobrano z lokalizacji http://www.rocketbelt.co.uk
• [10] Schumb, W. C., Satterfield, C. N., & Wentworth, R. L. (1953). Hydrogen Peroxide. Massachusetts Institute of Technology.
• [11] Stokes, P. (1998). Hydrogen Peroxide for Power and Propulsion. London.
• [12] Sutton, G. P., & Biblarz, O. (2001). Rocket Propulsion Elements Seventh Edition. John Wiley & Sons, Inc.
• [13] Swedish Defence Research Agency. (2010). GRASP Workshop. Neapol.
• [14] Swiss Rocketman. (2014). Swiss Rocketman. Pobrano z lokalizacji http://www.swissrocketman.com
• [15] TAM. (2014). TAM - Tecnologia Aeroespacial Mexicana. Pobrano z lokalizacji http://tecaeromex.com/ingles/destilai.htm
• [16] U. S. Peroxide. (2014). H2O2 Physical & Chemical Properties. Pobrano z lokalizacji http://www.h2o2.com/technical-library/physical-chemical-properties/
• [17] Ventura, M., & Garboden, G. (1999). A Brief History of Concentrated Hydrogen Peroxide Uses. 35th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit. Los Angeles: AIAA.
• [18] Wernimont, E. J., Ventura, M., Garboden, G., & Mullens, P. (1999). Past and Present Uses of Rocket Grade. 2nd International Hydrogen Peroxide Propulsion Conference. West Lafayette.