Novos materiais à base de nanofibras de carbono como suporte de catalisador na decomposição da hidrazina

Abstract

Recebido em 25/7/02; aceito em 22/1/03 CARBON NANOFIBERS A NEW CATALYST SUPPORT FOR HYDRAZINE DECOMPOSITION. Today satellites propulsion is based on the use of monopropellant and/or bipropellant chemical systems. The maneuvering of satellite is based on the hydrazine decomposition micropropulsors catalyzed by metallic iridium supported on γ-alumina. This reaction is a surface reaction and is strongly exothermic and implies that the operation of the micropropulsor is controlled by the mass and heat diffusions. For this reason and for the fact that the propulsor operation is frequently in pulsed regime, the catalyst should support high pressure and temperature variations within a short time period. The performance and the durability of the commercial catalyst are jeopardized by the low thermal conductivity of the alumina. The low thermal conductivity of the alumina support restricts the heat diffusion and leads to the formation of hot spots on the catalyst surface causing the metal sintering and/or fractures of the support, resulting in loss of the activity and catalyst destruction. This work presents the synthesis and characterization of new carbon composite support for the active element iridium, in substitution of the commercial catalysts alumina based support. These supports are constituted of carbon nanofibers (30 to 40 nm diameter) supported on a macroscopic carbon felt. These materials present high thermal conductivity and mechanical resistance, as well as the easiness to be shaped with different macroscopic shapes. The mechanical stability and the performance of the iridium supported on the carbon composite support, evaluated in a laboratory scale test in hydrazine decomposition reaction, are superior compared to the commercial catalyst.Keywords: carbon nanofiber; hydrazine; catalytic decomposition. INTRODUÇÃOHá satélites de telecomunicação que são estabilizados por rotação em torno de um único eixo, co-linear ao seu vetor velocidade. As antenas são colocadas sobre uma plataforma rotativa no sentido oposto a sua rotação de estabilização e direcionadas à terra. Os painéis solares são dispostos em torno do satélite. A propulsão da maior parte dos satélites atuais em funcionamento é efetuada por sistemas quí-micos a monopropelentes (hidrazina) ou a bipropelentes (monometil hidrazina e tetróxido de nitrogênio), ou ainda, por uma combinação destes sistemas.O sistema propulsivo mais empregado é aquele que utiliza a decomposição catalítica de hidrazina. Este sistema é constituído de um reservatório de monopropelente, de uma linha de alimentação, de uma eletroválvula e de micropropulsores. O micropropulsor, esquematizado na Figura 1, é composto basicamente de um sistema de injeção, de um leito catalítico e de uma tubeira. O injetor tem por objetivo aspergir o propelente e otimizar a sua distribuição sobre o leito catalítico. O leito catalítico pode ser dividido, de maneira geral, em duas regiões. Na primeira, mais próxima do injetor a hidrazina é vaporizada e decomposta cataliticamente. Na região seguinte, o resta...

Performance comparison of Ir/CNF and Ir/Al2O3 catalysts in a 2 N hydrazine microthruster

“…After reduction at 400°C for 2 h, the temperature was raised from 400 to 680°C and hydrogen flow was replaced by the reaction mixture containing hydrogen and ethane with an appropriate molar ratio. The synthesis time was carried out at 680°C for 2 h and the CNFs yield was amounted to about 100 wt% with respect to the initial catalyst weight [9]. The CNFs yield obtained in the present work was among the highest yield obtained today.…”

Síntese de nanomateriais de carbono a partir do resíduo de milho (DDGS)

“…As nanofibras de carbono são materiais compostos por placas de grafite empilhadas ao longo de um eixo com formato de cone. 25,26 Através de uma análise da Figura 3c (obtida no microscópio de transmissão com alta resolução) é possível observar o enfileiramento das placas de grafite. Outra estrutura formada apresentou paredes corrugadas, com curvaturas acentuadas e superfícies irregulares, como observado nas Figuras 2c e 3a.…”

Decomposição catalítica da hidrazina sobre irídio suportado em compósitos à base de nanofibras de carbono para propulsão espacial: testes em condições reais

“…As nanofibras de carbono foram preparadas da mesma maneira descrita em trabalho publicado anteriormente 9 , ou seja, a partir da decomposição catalítica de uma mistura contendo etano e hidrogê-nio sobre partículas de níquel suportadas em feltro de grafite, o qual apresenta o papel de suporte macroscópico.…”