Préparation, caractérisation et évaluation de catalyseurs de décomposition de nouveaux monergols azotés pour la propulsion spatiale : comparaison avec l'hydrazine et l'eau oxygénée

Preparation, caracterisation and screening of catalysts for the decomposition of hydroxil ammonium nitrate based liquid propellant for spacecraft propulsion : comparison to hydrazine and to hydrogen peroxide

• Auteur / Autrice : Rachel Eloirdi
• Direction : Charles Kappenstein, Sylvie Rossignol
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie appliquée
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Poitiers
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Poitiers. UFR des sciences fondamentales et appliquées

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sol-gel, Procédé

Résumé

L'hydrazine est le monergol le plus couramment utilisé dans la propulsion orbite. En raison de ses propriétés toxiques, l'intérêt pour de nouveaux monergols s'est développé. Parmi les plus intéressants, les monergols à base de nitrate d'hydroxyle amine (HAN) ont été suggérés. Le but de cette recherche a été de préparer, caractériser et tester l'activité de différents catalyseurs pour la décomposition de mélange à base de HAN. Les supports les stables à haute température ont servi alors à la préparation de catalyseurs à base de métaux nobles puis caractérisés avant d'être testés pour leur activité dans un réacteur batch. L'hydrazine a été testée comme référence. Une étude comparative a été aussi effectuée sur le peroxide d'hydrogène (90% et 30% ; Ag et Ag/Al2O3) en collaboration avec le centre spatiale du Surrey (SSC).

Hydrazine is the most used monopropellant in orbit propulsion and its decomposition is ensured by an alumina supported iridium catalyst. Because of hydrazine toxicity, the interest for new non toxic propellants has been developped, and among potential substitute, the hydroxyl ammonium nitrate (HAN) based liquid propellants has been suggested. The purpose of our research was to prepare, to characterize and to test the activity of catalysts for the decomposition of HAN blended propellant. Due to the high temperature of gas generated by this propellant, a screening test was developped to determine and to prepare the most stable supports after a thermal treatment at 1200 ʿC during 5 h. Noble metals based catalysts have been prepared on the selected supports, characterized and then tested for the catalytic activity in a batch reactor. An other possible propellant, the hydrogen peroxide, has seen its interest renewed as a substitute propellant too. An association with the Surrey Space Centre led to a training work on the catalytic decomposition of H2O2 (90 %) permitted to compare supported and unsupported silver activity.