مقایسه و بررسی عملکرد کاتالیست نیکل جایگزین ایریدیوم بر پایۀ گاما- آلومینا در واکنش تجزیۀ ناهمگن هیدرازین و آمونیاک با کاربرد سامانه‌های پیشرانش فضایی

در این تحقیق، از واکنش تجزیۀ ناهمگن هیدرازین و آمونیاک در یک سامانۀ‌ پیشرانش فضایی نوع تک‌پیشرانۀ هیدرازینی با یک راکتور بسترثابت آدیاباتیک و کاتالیزور ایریدیوم 30 درصد𝐼𝑟/𝛾−𝐴𝐿2𝑂3 برای ایجاد یک نیروی رانش 5 نیوتنی و ضربۀ ویژۀ 220 ثانیه و کاربرد تغییر موقعیت یا حرکت مداری استفاده‌می‌شود. این فرایند با انجام دو واکنش تجزیۀ ناهمگن هیدرازین و سپس آمونیاک و تبدیل به گازهای سبک و گرم در بستر راکتور و بعد نازل همگرا- واگرا، نیروی رانش درجهت خلاف جریان گاز ایجادمی‌کند. باتوجه‌به این‌که کاتالیست ایریدیوم 30 درصد 𝐼𝑟/𝛾−𝐴𝐿2𝑂3یک کاتالیست مرجع و اصلی و دارای خواص مکانیکی، فیزیکی و حرارتی مناسب اما بسیار کمیاب و گران است، لذا هدف استفاده‌از کاتالیزور جایگزین نیکل 15 درصد است. این کاتالیست درمقایسه‌با ایریدیوم، بسیار فراوان و ارزان و دارای مشخصات کاربردی، مناسب و نزدیک به ایریدیوم است. درخصوص درستی و دقت نتایج عملکرد دو کاتالیزور در یک سامانۀ‌ پیشرانش فضایی نوع تک‌پیشرانۀ هیدرازینی و آزمایش استاتیک در شرایط محفظۀ خلا و عملیاتی یکسان در یک جریان پایدار و یک‌نواخت هیدرازین به بستر راکتور به‌مدت 30 ثانیه اندازه‌گیری‌می‌شود و با شاخص‌های ارزیابی مانند ایجاد نیروی رانش (5 نیوتن)، ضربۀ ویژه (حدود 230 ثانیه)، افت فشار بستر (کمتر از 1 بار )، حداقل میزان تجزیۀ آمونیاک مقایسه‌می‌شود. درنهایت، به‌دلیل تطابق نتایج کاتالیزور نیکل با ایریدیوم برپایۀ گاما- آلومینا به‌عنوان کاتالیست جایگزین مناسب است و تایید می‌شود.

comparing and investigating the performance of iridium-substituted nickel catalyst gamma-alumina base in the heterogeneous decomposition reaction of hydrazine and ammonia with the application of space propulsion systems

in this research, the heterogeneous decomposition reaction of hydrazine and ammonia in a space propulsion system of hydrazine monopropellant type with an adiabatic fixed bed reactor and 30% iridium catalyst is used to create a thrust force of 5 newtons and a specific impulse of 220 seconds and the application of position change or orbital motion. this process is created by two heterogeneous reactions and turning into hot light gases of hydrogen and nitrogen leaving the reactor bed and then the nozzle of the thrust force in the opposite direction of the gas flow. considering that the iridium 30%  is a reference and main catalyst that has suitable mechanical, physical, and thermal properties but is very rare and expensive, the purpose of using nickel replacement catalyst 15% is . compared to iridium, this catalyst is very abundant and cheap, and has functional characteristics, suitable and close to iridium. regarding the correctness and accuracy of the performance results of two catalysts in a space propulsion system and vacuum conditions and the same static and operational test in a stable and uniform flow of hydrazine to the reactor bed for 30 seconds were measured and evaluated by evaluation indicators such as creating force thrust (5 newtons), special impulse (about 230 seconds), bed pressure drop (less than 1 bar), minimum amount of ammonia decomposition are compared. finally, due to the compatibility of nickel catalysts with iridium, a suitable alternative is approved.