Hypergolische Treibmittelkombination

Ist Wasserstoffperoxid in Rocket-Qualität und flüssiger Wasserstoff eine hypergolische Treibmittelkombination? Ich erinnere mich, dass ich die Kombination irgendwo im www gesehen habe, aber ich konnte die Quelle, wo ich sie gesehen habe, nicht zurückverfolgen.

Antworten (3)

Ich werde ja sagen, je nachdem, wie locker Sie mit Definitionen sein wollen. Wasserstoffperoxid als Raketentreibstoff wird zersetzt, indem es durch ein Metallkatalysatorsieb geleitet wird, wodurch Wasser, Sauerstoff und Wärme erzeugt werden. Bei einer Konzentration von 90 % beträgt die Temperatur etwa 800 °C (siehe Abbildung 2) . Die Selbstentzündungstemperatur für Kerosin beträgt 210 °C . Es funktionierte für die Bristol Siddeley Gamma-Motoren, die im britischen Black Arrow verwendet wurden und 85% verbrauchten. Es ist also nicht so, dass sich Wasserstoffperoxid und Wasserstoff spontan entzünden, sondern dass die Zersetzungstemperatur von Wasserstoffperoxid hoch genug ist, um den Wasserstoff zu entzünden. Andererseits setzen Sie einfach einen Katalysator auf den Injektor, es ist nicht so, als müssten Sie eine pyrophore Schnecke in die Brennkammer schießen.

Edit: Ich sagte Kerosin. Ich weiß nicht, warum ich Kerosin gesagt habe. Eigentlich weiß ich warum – weil ich die Frage nicht sorgfältig gelesen habe. Aber die Antwort ändert sich nicht wirklich.

Soweit ich weiß, ist die Antwort nein.

Die Selbstentzündungstemperatur von Wasserstoff beträgt laut Wikipedia 536 °C.

Obwohl diese Temperatur mit dem Druck variieren kann, ist mir auch nicht bekannt, dass LOX/LH2 hypergolisch ist, daher sollte das Hinzufügen von Wasser zu der Mischung (Sie haben nach Wasserstoffperoxid gefragt) die Dinge nicht viel einfacher machen.

Es ist möglich, dass der Wasserstoff die Zersetzung des Peroxids katalysiert, das Sauerstoff und Dampf bei etwas erzeugt, das nicht weit von dieser Selbstentzündungstemperatur entfernt ist.
@SteveLinton Sie könnten auch einen anderen Katalysator hinzufügen, um die Verbrennung zu starten, aber wenn eine bestimmte Menge an übertragener Wärme bereitgestellt werden muss, damit die Reaktion beginnt, würde ich argumentieren, dass dies per Definition nicht als hypergolisches Gemisch gelten würde.
Ich bin mir nicht sicher, was Sie mit übertragener Wärme meinen. Wenn Sie Peroxid über einen Katalysator laufen lassen, setzt es genug Energie frei, um sich auf etwa 600 ° C zu erhitzen. Wenn Sie also etwas Wasserstoff hinzufügen, würde es sich sehr wahrscheinlich selbst mit dem Sauerstoff im Katalysator entzünden Zersetzungsprodukte, sodass Sie keinen zusätzlichen Zünder benötigen.
Zur Verdeutlichung: Eine Verbrennung hält sich im Wesentlichen selbst aufrecht, indem sie genügend Wärme erzeugt, um mehr von derselben chemischen Reaktion zu aktivieren, was einen Ketteneffekt verursacht, aber es erfordert eine Zündung, um zu beginnen. Hypergolisch impliziert eine spontane Verbrennung, daher sollte die Aktivierungsenergie in etwa der verfügbaren Energie der beteiligten Teilchen entsprechen. Sie machen deutlich, dass Sie durch Erhitzen eines Elements und anschließendes Mischen technisch gesehen keine externe Zündung verwendet haben, aber ich glaube, dies ist ein Grenzfall. Mir ist auch nicht bekannt, dass dies technisch machbar ist.

NEIN.

Damit eine Kombination aus Treibmittel (d. h. Oxidationsmittel und Brennstoff) hypergolisch ist, muss eine der beiden folgenden Bedingungen erfüllt sein:

  1. Eines der Treibmittel reagiert schnell und exotherm mit dem anderen OR
  2. Eines der Treibmittel induziert eine schnelle, exotherme Zersetzung des anderen

Wasserstoff reagiert nicht direkt mit Wasserstoffperoxid (es sei denn, Sie können hochreaktive Wasserstoffatome erzeugen, die nur bei hohen Temperaturen existieren). Außerdem ist flüssiger Wasserstoff kein guter Katalysator für die Zersetzung von Wasserstoffperoxid. Außerdem behindern die sehr niedrigen Temperaturen von flüssigem Wasserstoff die Zersetzungs- und Reaktionsgeschwindigkeiten.

Eine Möglichkeit, dieses Treibmittel zum Laufen zu bringen, besteht jedoch darin, zunächst einen Metallkatalysator zu verwenden, um das Peroxid zu zersetzen. Die dabei entstehende Wärme und der Sauerstoff können dann genutzt werden, um den flüssigen Wasserstoff zuverlässig zu zünden. Aber andererseits ist das streng genommen keine hypergolische Kombination.

Hypergolische Treibmittelkombination
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