Неплатиновый нанесенный катализатор для жидкостных двигателей малой тяги
Автор: Е. А. Богданова, И. Ю. Пономарев, Е. А. Лысенко, А. В. Касаткин, А. Н. Астапов, А. В. Наседкин
Журнал: Космические аппараты и технологии.
Рубрика: Ракетно-космическая техника
Статья в выпуске: 2, 2026 года.
Бесплатный доступ
В настоящей работе исследованы перспективы применения неплатинового катализатора в жидкостных ракетных двигателях малой тяги на однокомпонентном топливе. Высокая стоимость, ограниченность сырьевых ресурсов, потребность в упрощении закупки, хранения и перемещения драгоценных металлов побуждают на поиск альтернативных каталитических систем. Авторы разработали катализатор разложения гидразина на модифицированном алюмооксидном носителе с карбидом молибдена в качестве активного компонента. Были достигнуты высокие удельные значения как механической прочности гранул, так и площади поверхности, которые составили 26 МПа и 85 м2/г. Хемосорбция по водороду, характеризующая каталитическую активность, оценивалась в диапазоне температур от 100 до 850 °C и достигала не менее 550 и 700 мкмоль/г в высокотемпературной области и области средних температур соответственно. На технологическом двигателе с разработанным катализатором удалось достичь низкой температуры начала работы, которая составила 75+5 °C, что ранее не встречалось в научных публикациях и литературе. В применении катализатора MoxC/gamma-Al2O3-La для разложения гидразина активность и свойства являются достаточными и оптимальными, тогда как стоимость его существенно ниже коммерческих иридиевых катализаторов.
Карбид молибдена, неплатиновый катализатор, разложение гидразина, ЖРД МТ
Короткий адрес: https://sciup.org/14138838
IDR: 14138838 | УДК: 544.478 | DOI: 10.26732/j.st.2026.2.01
Non-platinum supported catalyst for low-thrust liquid propellant engines
In this paper, the prospects for using a non-platinum catalyst in monopropellant low-thrust liquid engines were investigated. High costs, limited raw material resources, and the need to simplify the procurement, storage, and movement of precious metals are driving the search for alternative catalytic systems. The authors developed a catalyst for the decomposition of hydrazine on a modified alumina support with molybdenum carbide as the active component. High specific values of both mechanical strength of granules and surface area were achieved, amounting to 26 MPa and 85 m2/g. Hydrogen chemisorption, which characterizes the catalytic activity, was estimated in the temperature range from 100 to 850 °C and reached at least 550 and 700 µmol/g in the high-temperature region and the medium-temperature region, respectively. A low starting temperature of 75+5 °C was achieved on a technological engine with the developed catalyst, which had not previously been encountered in scientific publications and literature. In the application of the MoxC/gamma-Al2O3-La catalyst for the decomposition of hydrazine, the activity and properties are sufficient and optimal, while its cost is significantly lower than commercial iridium catalysts.
Список литературы Неплатиновый нанесенный катализатор для жидкостных двигателей малой тяги
- Нэш К. и др. Катализ карбидами и нитридами металлов // Справочник по химии твердого тела. 2017. С. 511–552.
- Лю И. и др. Карбиды металлов как альтернативные носители электрокатализаторов //Acs Catalysis. 2013. Т. 3. № 6. С. 1184–1194.
- Серов А., Квак Ч. Обзор неплатиновых анодных катализаторов для применения в DMFC и PEMFC // Прикладной катализ: Экология. 2009. Т. 90. № 3–4. – С. 313–320.
- Эмин С. и др. Электрокатализаторы на основе карбида вольфрама, приготовленные на основе наночастиц металлического вольфрама, для эффективного выделения водорода // Прикладной катализ: Экология. 2018. Т. 236. С. 147–153.
- Ли К. и др. Стабильность и электрокаталитическая активность в реакции восстановления кислорода в катализаторе WC+ Ta //Electrochimica Acta. 2004. Т. 49. № 21. С. 3479–3485.
- Чон М. К. и др. Исследование катализатора Pt/WC/C для электроокисления метанола и электровосстановления кислорода // Источники энергии. 2008. Т. 185. № 2. С. 927–931.
- Коверга А. А. и др. Промотирующее действие карбида вольфрама на каталитическую активность Cu в реакции восстановления CO2 // Физическая химия. 2020. Т. 22. № 24. С. 13666–13679.
- Ассет Т. и др. Высокоактивные и селективные никель-молибденовые катализаторы для прямого гидразинового топливного элемента // Electrochimica Acta. 2016. Т. 215. С. 420–426.
- Акопян А. В. и др. Катализаторы на основе карбида молибдена, модифицированного никелем и оксидом алюминия, в процессах гидрирования углеводородов и гидродесульфуризации // Теоретические основы химической технологии. 2022. Т. 56. № 4. С. 566–571.
- Ахмад Х., Хоссейн М. К. Нанесенные нанокатализаторы: последние разработки в области микроволнового синтеза для применения в гетерогенном катализе // Достижения в области материалов. 2022. Т. 3. № 2. С. 859–887.
- Витале Дж. и др. Синтез нанокристаллических карбидмолибденовых материалов и их характеристика // Катализ сегодня. 2015. Т. 250. С. 123–133.
- Харгривз Дж. С. Дж. Гетерогенный катализ с нитридами металлов // Coordination Chemistry Reviews. 2013. Т. 257. № 13–14. С. 2015–2031.
- Контур Ж. П., Паннетье Ж. Разложение гидразина на нанесенном иридиевом катализаторе // Журнал катализа. 1972. Т. 24. № 3. С. 434–445.
- Чэнь С. и др. Каталитическое разложение гидразина на катализаторах apha-Mo2C/gamma-Al2O3 // Исследования в области промышленной и инженерной химии. 2004. Т. 43. № 19. С. 6040–6047.
- Богданова Е. А., Наседкин А. В. Освоение и внедрение перспективных технологий в АО «ОКБ «Факел» // Космические аппараты и технологии. 2024. Т. 8. № 1 (47). С. 26–33.
- Богданова Е. А. Исследование свойств катализатора разложения гидразина с высокими физико-химическими характеристиками: тезисы докладов II Ежегодной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов предприятий Госкорпорации «Роскосмос», Москва, 20–21 ноября 2023 года. 2024. С. 73–75.
