Badanie katalitycznego rozkładu 98% nadtlenku wodoru z wykorzystaniem katalizatorów Al2O3/MnxOy, promowanych tlenkami metali przejściowych

• Autorzy: Surmacz P. , Rarata G.

Warianty tytułu

EN

Investigation on the catalytic decomposition of 98% hydrogen peroxide with the use of Al2O3/MnxOy catalysts, promoted by transition metal oxides

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Nadtlenek wodoru w różnych stężeniach był i jest stosowany chemicznych w napędach rakietowych. Im wyższe stężenie wodnego roztworu, tym wyższe, możliwe do uzyskania, osiągi silnika. Jednak stosowanie nadtlenku wodoru o wysokim stężeniu (powyżej 90%) wymaga użycia specjalnych katalizatorów rozkładu, odpornych na udar termiczny i mechaniczny (wiele cykli szybkiego nagrzewania i chłodzenia) a także na długotrwałe przebywanie w temperaturze ponad 900°C w środowisku bogatym w tlen. Prezentowana praca ma na celu zbadanie grupy katalizatorów na nośnikach ceramicznych (różne odmiany polimorficzne tlenku glinu), z fazą aktywną w postaci tlenków manganu, domieszkowanych tlenkami: żelaza, chromu, kobaltu oraz promowanych samarem lub lantanem. Badania będą realizowane wspecjalnie do tego celu zaprojektowanych komorach katalitycznych, w warunkach zbliżonych do tych, jakie panują w silnikach rakietowych. Wyniki badań pozwolą na ocenę przydatności zastosowania różnych katalizatorów do rozkładu nadtlenku wodoru klasy HTP w silniach rakietowych na jedno- i dwuskładnikowy materiał pędny.

EN

Hydrogen Peroxide in various concentrations has been and still is used in chemical rocket propulsion. The higher concentration of HP water solution the higher, possible to obtain, performance of an engine. However, the use of highly concentrated hydrogen peroxide (above 90%) requires to use special catalysts for its decomposition. These catalysts should withstand thermal and mechanical stress for a lot of cycles as well as long stay-time in very hot – above 900°C – oxygen-rich environment. The project, presented in this paper, is to investigate a specific group of catalyst, consisted of ceramic aluminum oxide pellets, acting as support, with the active phase, containing manganese oxides. The active phase is doped with iron, chromium and cobalt oxides and promoted with samarium and lanthanum oxides. The investigation will be made using special catalyst chambers. Internal chamber conditions – flow, pressure, temperature – will be similar to those, which are in rocket engines. The result of this work will serve as a reference to assess the usefulness of various catalysts for HTP decomposition and its utilization in rocket propulsion.

Słowa kluczowe

PL

nadtlenek wodoru; heterogeniczne katalizatory rozkładu H2O2; napędy rakietowe

EN

hydrogen peroxide; heterogeneous catalysts for H2O2 decomposition; rocket propulsion

• Wydawca: Wydawnictwa Naukowe Instytutu Lotnictwa
• Czasopismo: Prace Instytutu Lotnictwa
• Rocznik: 2014
• Tom: Nr 1 (234) March 2014
• Strony: 34--40
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., fot., rys., schem.

Twórcy

autor

Surmacz P.

• Instytut Lotnictwa, Centrum Technologii Kosmicznych

autor

Rarata G.

• Instytut Lotnictwa, Centrum Technologii Kosmicznych

Bibliografia

• [1] Cervone, A., Torre, L., d’Agostino, L., Musker, A. J., & Roberts, G. T. (2006). Development of Hydrogen Peroxide Monopropellant Rockets.
• [2] European Chemicals Agency. (2011, May 26). Agreement of the member State Committee on the Identification of Hydrazine as a Substance of Very High Concern.
• [3] Gordon, S., & McBride, B. (1994). Chemical Equilibrium with Applications. Cleveland: NASA Glenn Research Center.
• [4] Palmer, M. J., & Musker, A. J. (2011). Experimental Assessment of Heterogeneous Catalysts for the Decomposition of Hydrogen Peroxide. 47th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion
• Conference & Exhibit. San Diego, California: AIAA.
• [5] Ventura, M. (2005). Long Term Storability of Hydrogen Peroxide. 41st AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit. Tuscon: AIAA.
• [6] Wernimont, E. J. (2006). System Trade Parameter comparison of Monopropellants: Hydrogen Peroxide vs Hydrazine and others. 42nd AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit. Sacramento, CA: AIAA.
• [7] 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.
• [8] Whitehead, J. C. (1998). Hydrogen Peroxide Propulsion for Smaller Satellites. 12th AIAA/USU Conference on Small Satellites. Utah State University.

Uwagi

PL

Pracę wykonano w ramach realizacji kontraktu No. 4000107738/13/Nl/Kml, finansowanego przez Europejską Agencję Kosmiczną.