Новости химической науки > Новое поколение ракетных топлив – ионно-жидкие

Исследователи из США заявляют, что ионные жидкости, катионом в которых является гидразин или его производные, могут использоваться в качестве ракетного топлива.

Горючесть ионных жидкостей, главная причина, обуславливающая сложность их практического применения, а в ряде случаев делающая их применение небезопасным, побудила исследователей рассмотреть их в качестве горючего для ракетных двигателей.

Робин Роджерс (Robin Rogers)с коллегами из Университета Алабамы и Лаборатории ракетной техники Управления командования и связи армии США обнаружили, что ионная жидкость, катионом в которой является ион гидразиния (сам гидразин –NH₂H₂ представляет собой распространенное ракетное топливо), самовоспламеняются при контакте с катализатором, не требуя ни окислителя, ни принудительного воспламенения электрической искрой или пламенем.

При внесении в динитрат 2-гидроксиэтилгидразиния твердого катализатора марки Shell 405 происходит воспламенение ионной жидкости. (Рисунок из Chem. Commun., 2010, 46, 8965)

Исследователи изучали поведение азотнокислых солей 2-гидроксиэтилгидразиния в присутствии катализаторов различных типов. Было обнаружено, что внесение в динитрат 2-гидроксиэтилгидразиния твердого катализатора – иридия, нанесенного на оксид алюминия (продающегося под торговой маркой Shell 405) и температурах выше 100°C происходит воспламенение ионной жидкости, сопровождающееся образованием дыма и выделением газов – продуктов сгорания.

Родждерс поясняет, что идея исследования была продиктована поиском менее опасных методов работы с гидразином – исследователи хотели выяснить, можно ли конвертировать летучий гидразин в нелетучую твёрдую соль или солеобразное соединение, которое бы отличалось такой же реакционной способностью, как и сам гидразин, и результат исследования оказался весьма удачным.

Новое вещество может не только понизить токсичность ракетного топлива за счет замены легкокипящего гидразина труднокипящей ионной жидкостью – изученное Роджерсом производное гидразина может стать более эффективным и безопасным ракетным топливом – поджог такого топлива может происходить лишь за счет контакта ионной жидкости с катализатором, что исключает необходимость введения в топливо стабилизаторов или использования дополнительных жидких окислителей (работа с которыми тоже небезопасна).

Специалист по ионным жидкостям из Королевского Университета Белфаста Кристофер Хардакр (Christopher Hardacre) отмечает, что предложенный исследователями из Алабамы способ воспламенения ионной жидкости не только безопаснее существующих, но и эффективнее, так как позволяет активировать процесс горения при низких температурах. Хардакр добавляет, что низкая летучесть ионных соединений вкупе с их относительной дешевизной делает нового кандидата в ракетное топливо донельзя привлекательным, в том числе, и для других практических приложений.

Рождерс подчеркивает, что работа над новым потенциальным топливом находится еще в зачаточном состоянии, и следующий шаг исследователей будет заключаться в оптимизации свойств материала для его практического применения. Он добавляет, что для окончательного выяснения потенциала ионных жидкостей как материалов для ракетного комплекса, а также для оптимизации его свойств необходимо сотрудничество с инженерами по ракетным двигателям и ракетной технике.

Источник: Chem. Commun., 2010, 46, 8965; DOI: 10.1039/c0cc02162h

метки статьи: #кинетика и катализ, #новые материалы, #органическая химия, #физическая химия, #химическая технология