Испытания катализатора для ЖРД

13 сентября 2016

Для обеспечения самовоспламенения компонентов нашего жидкостного ракетного двигателя, нами была разработана технология специального катализатора. Напомним, что ЖРД РДЛ-100С «Атар» работает на высококонцентрированном (85-90%) пероксиде водорода и керосине ТС-1.

Катализатор располагается в специальной камере двигателя, в которую пероксид подается в жидком виде. Пероксид разлагается и виде нагретого парогаза попадает в камеру сгорания ЖРД. Непосредственно от парогаза загораются капельки керосина, созданные форсунками горючего. Так всё должно работать в теории, которую мы вскоре должны будем подтвердить на огневых испытаниях.

В наши первоначальные планы не входил синтез катализатора. Мы планировали закупить его на 202 кафедре МАИ или у предприятий отрасли. Однако с продажей столь нужного нам компонента возникли некоторые сложности.

В итоге мы были вынуждены создать свою небольшую лабораторию для работ с пероксидом и начать собственные эксперименты.

Нами были созданы два варианта катализатора.

Слева — каталитически-активный пористый феррит натрия, справа — термостойкие шарики из активного оксида алюминия пропитанные перманганатом калия.

Вариант первый (А) — использовать термостойкие пористые шарики из активного оксида алюминия (АОА) от фирмы AquaChem в качестве наполнителя для каталитически активных перманганата калия, манганата калия и диоксида марганца.

Размеры шариков — от 4 до 6 мм, а насыпная плотность фракции составляет 0,64.

Вариант второй (Б) — использовать в качестве наполнителя каталитически-активный пористый феррит натрия, который возможно получить с помощью методики самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС).

Синтез проводится по реакции:

10Fe + 6NaNO3 + 2Na2CO3 = 3N2 + 2CO2 + 10NaFeO2

Получив оба катализатора, мы приступили к испытаниям. Сначала была рассмотрена реакция с 37% пероксидом водорода.

К навеске катализатора в 4 грамма прибавлялось 40 мл. 37% пероксида водорода. Визуально разложение происходит очень бурно как для катализатора А, так и для катализатора Б. После завершения разложения катализаторы промывались и подвергались повторной процедуре тестирования, которая повторялась 4 раза.

Было замечено, что активность катализатора А заметно падает, в отличие от катализатора Б.

Далее мы перешли к реакции с более концентрированной 50% перекисью водорода.

К навеске катализатора в 1 грамм добавлялось 10 мл. 50% пероксида. Для катализатора А разложение идет очень бурно, а для катализатора Б — взрывообразно. Как и в прошлом опыте, было показано, что при повторных тестированиях после промывания активность катализатора А заметно падает по сравнению с катализатором Б.

Таким образом, эксперименты показали, что катализатор на основе феррита натрия (вариант Б) обладает повышенной активностью и более склонен к ее сохранению при повторном употреблении. Возможно, это связано с особой химией гранул спека, где могут образовываться каталитически активные ферриты, и, может, даже химически активные ферраты — «железные» аналоги перманганата.