“漂白剂”摇身一变成无毒的火箭燃料？新技术不一定是“黑科技”

2022-02-21 09:25:02  信息编号：K212277  浏览次数：112

2月19日消息，坎特伯雷大学工程系的一名学生的研究课题是使用 3D 打印来帮助将过氧化氢转化为无毒的火箭燃料，以满足不断增长的航空航天市场需求。

西蒙·里德 (Simon Reid) 进入三年半的博士学位学习两年。并于 2019 年在坎特伯雷大学完成了化学与工艺工程学士学位。

他的兴趣在于 3D 打印和航空航天的交叉领域，他目前正在研究一种 3D 打印催化剂床，该催化剂床将使浓缩过氧化氢（一种漂白剂）可以更有效地用作需要中低推力的火箭的推进剂。

过氧化氢是一种比肼低得多的毒性替代品，肼是一种用于中低推力应用的常用航空推进剂。

肼是一种疑似致癌物，在使用时需要额外的安全设备和协议，这会增加使用燃料的成本。

或者，过氧化氢在很大程度上对人类无毒，并且具有常见的家庭用途，例如漂白头发或清洁伤口。

然而，为了从过氧化氢产生推力，需要催化剂。通常是一种贵金属，如银或铂，催化剂会迅速将过氧化氢分解成高能气体。

在西蒙的 3D 打印设计中，陶瓷催化剂床的表面涂有过氧化氢通过的催化剂。

“通过将液态过氧化氢通过催化剂床，它可以加速分解反应。该反应使分子解离，将其转化为水和氧气。正是分子的分解产生了大量的能量和热量。热量蒸发水并产生高温气体——将热气体通过喷嘴提供推力，”西蒙解释说。

他的研究目的是改进催化剂床的设计，以最大限度地利用过氧化氢产生推力，同时限制催化剂从床中的损失并保持组件轻便。

与 Callaghan Innovation 合作，Simon 正在使用 3D 打印来生成具有更好性能的新型催化结构——更低的压降并使用不同的催化材料来提高推进器的性能。

研究使用的形状称为陀螺仪。它是一种数学形状，更适合催化过程，不能使用传统技术制造。

西蒙试图在催化剂床中使用螺旋体克服的三件事是催化剂的损失、大的压降以及与过氧化氢浓度平衡的最大推力——一些催化剂相对于气体温度的熔点较低出来。

“黎明航空航天公司是该项目的当地合作者，目前使用过 氧化氢作为其可重复使用的太空飞机的推进剂，该飞机将把卫星送入轨道。他们使用的催化剂相当简陋，自 1960 年代以来一直存在，这就是这项研究正在努力改进，”西蒙说。

Simon 将很快开始测试新设计的催化剂床的效率，并将结果与现有设计进行比较。

“只有少数公司在认真考虑过氧化氢。希望通过设计这些高效的催化剂，我们可以将其推广为肼的可行替代品，并帮助使航空航天业更加安全。”