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Tesi etd-10022011-195530


Thesis type
Tesi di dottorato di ricerca
Author
ROMEO, LUCA
URN
etd-10022011-195530
Title
Development and Testing of Innovative Catalytic Beds for Hydrogen Peroxide Decomposition in Space Propulsive Applications
Settore scientifico disciplinare
ING-IND/07
Corso di studi
INGEGNERIA AEROSPAZIALE
Supervisors
tutor Prof. D'Agostino, Luca
Parole chiave
  • thrusters
  • Hydrogen Peroxide
  • Chemical Propulsion
  • Catalysts
Data inizio appello
22/11/2011;
Consultabilità
Completa
Riassunto analitico
L'argomento principale di questa tesi ha interessato l'indagine sperimentale di letti
catalitici avanzati per la decomposizione del perossido d'idrogeno e il loro utilizzo in
prototipi monopropellente e bipropellente a media e bassa spinta. Due con gurazioni alternative di
letto catalitico sono state sviluppate seguendo di differenti preparative e successivamente
provate in reali condizioni operative all'interno di prototipi di motore monopropellente
e bipropellente. Essi rappresentano il risultato finale di un'attivita di ricerca e sviluppo
durata tre anni la quale è stata focalizzata sullo sviluppo di un catalizzatore efficiente,
durevole e affidabile per la decomposizione del perossido. Uno dei notevoli raggiungimenti di questo lavoro riguarda la prima applicazione documentata di un catalizzatore
Platino-Cerio-Zirconio nella reazione di decomposizione dell'H2O2. Tale catalizzatore è
ampiamente usato nell'industria automobilistica nei catalizzatori a tre vie, tuttavia il suo
potenziale per applicazioni propulsive non è stato finora valutato. Per entrambe i letti
catalitici, il supporto della specie attiva (principalmente platino metallico) è composto da
allumina in diverse fasi cristalline. Essendo un materiale ceramico fragile ed altamente
poroso, i requisiti contrastanti di elevata area super ciale e resistenza a shock termico
hanno rappresentato due aspetti critici da a rontare. Al ne di raggiungere un com-
promesso fra elevata attività e resistenza termomeccanica, le tecniche di preparazione e
la caratterizzazione sperimentale sono state adattate per ottimizzare tali proprietà del
catalizzatore. Le prove preliminari di attività e di shock termico hanno permesso di
identi care e impiegare i catalizzatori più efficienti per la decomposizione di perossido
ad alto titolo. Tra di questi è signi cativo menzionare il campione CZ-11-600 il quale è
composto da uno strato sottile di ossidi di Cerio e Zirconio. Tale miscela ha il duplice
scopo di sfruttare la capacità del cerio di immagazzinare l'ossigeno al fine di proteggere il
platino dall'azione ossidante e contemporaneamente aumentare la resistenza del supporto ai carichi termo-meccanici.
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