Novo catalisador para decomposição de peróxido de hidrogênio em micropropulsores de satélites

• Ano de defesa: 2012
• Autor(a) principal: Fernanda Francisca Maia
• Orientador(a): Fernando de Souza Costa
• Banca de defesa: Ricardo Vieira, Amilcar Porto Pimenta
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Propulsão e Combustão
• País: BR
• Resumo em Inglês: In this work mass catalysts based on mixed oxides of cobalt and manganese were synthesized by co-precipitation for decomposition of hydrogen peroxide in satellites microthrusters. The catalysts were evaluated by a drop test and those with higher mechanical strength and reaction velocity were tested in a 2 N thruster. Tests were carried out in continuous and pulse modes with hydrogen peroxide 90\% in mass and the experimental results obtained showed highly active catalysts in this reaction. The catalyst with better performance was CoMnAl(B) which was capable of decomposing hydrogen peroxide spontaneously and was able to sustain many thermal cycles with no signs of deactivation caused by impurities and stabilizers contained in the propellant. The 2 N thruster used for tests was designed in modules, so that length and diameter of the catalyst bed could be changed. Thus, a methodology of experiment design with a star configuration was adopted to optimize the dimensions of the catalyst bed in order to achieve greater efficiency in the generation of thrust. According to the contour plot obtained from this methodology, the catalytic beds which provide greater efficiency in thrust generation have diameters from 15 to 17 mm and lengths from 29 to 33 mm.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m19/2012/04.04.21.02

Neste trabalho foram sintetizados diferentes catalisadores mássicos à base de óxidos mistos de cobalto e manganês por co-precipitação para decomposição de peróxido de hidrogênio em micropropulsores de satélites. Os catalisadores foram avaliados em bancada pelo teste da gota e os que apresentaram maior resistência mecânica e velocidade de reação foram testados em um propulsor com 2 N de empuxo. Os testes foram realizados nos modos contínuo e pulsado, com peróxido de hidrogênio a 90\% em massa e os resultados experimentais obtidos mostraram catalisadores altamente ativos nesta reação. O catalisador que apresentou melhor desempenho foi o denominado CoMnAl(B), o qual foi capaz de decompor espontaneamente o peróxido de hidrogênio e sustentar vários ciclos térmicos sem apresentar sinais de desativação causada por impurezas e estabilizantes contidos no propelente. O propulsor de 2 N em que os testes foram realizados foi projetado de forma modular, para que tanto o comprimento quanto o diâmetro do leito catalítico pudessem ser alterados. Assim, empregando-se a metodologia de planejamento de experimentos em configuração estrela, foi possível otimizar as dimensões do leito catalítico para obter maior eficiência na geração de empuxo. De acordo com o gráfico de contorno obtido a partir desta metodologia, a maior eficiência na geração de empuxo é obtida com leitos catalíticas tendo diâmetro de 15 a 17 mm e comprimento de 29 a 33 mm.