🧪 От сердца ракеты до химической лаборатории: как мы ищем идеальный катализатор

Те, кто следит за нашим проектом, уже знают, что «сердце» нашей ракеты - двигатель, работающий на монокомпонентном топливе, а именно на 60%-й перекиси водорода.

⚛️ H₂O₂ сама по себе неустойчива и стремится разложиться на кислород (O) и воду (H₂O), но этот процесс крайне медленный и не подходит для создания тяги. И здесь в игру вступает катализатор.

С этим понятием вы наверняка знакомы еще со школьного курса химии. Например, медь применяется в реакциях окисления спиртов, железо - для ускорения разложения сероводорода, а в природе самыми распространенными катализаторами являются ферменты, ускоряющие биологические реакции в живых организмах.

Вернемся к нашим «баранам». Нам необходимо ускорить реакцию так, чтобы перекись мгновенно разлагалась на тепло и парогаз, которые, проходя через сопло, будут «выталкивать» ракету к небесам. 🚀

Основное направление нашей деятельности ведется в рамках катализаторов двух типов (самых распространенных): серебро (Ag) и марганец (Mn). Однако нельзя просто насыпать их в виде порошка и пролить через них перекись - нужно создать сложную систему, сочетающую нужные химические и механические свойства. Мы перебрали много вариантов и хотим рассказать о них подробнее:

1. Гранулы из марганцовки и жидкого стекла. Жидкое стекло, преобразуемое в силикагель, служит каркасом, на который осаждается марганцовка.
➕: наивысшая активность реакции.
➖: очень низкая механическая прочность.

2. Нанесение серебра на медную подложку.
➕: высокая скорость реакции.
➖: требует очистки перекиси водорода от искусственных стабилизаторов (которые добавляют для хранения и транспортировки).

3. Пропитка марганцовкой пористых материалов (вспененный металл или керамика).
Результаты: на наших испытаниях метод показал слабую активность. Изучая опыт других команд, мы видим, что это можно улучшить, но метод требует дополнительного изучения.

4. Металлические пористые гранулы, пропитанные марганцовкой и прокаленные при высокой температуре.
Результаты: на данный момент у этого катализатора лучшие показатели по сочетанию химической активности и механической прочности.

5. Сферические керамические гранулы, пропитанные марганцовкой и прокаленные в печи.
➕: хорошие механические свойства.
➖: реакция преждевременно останавливается, так как марганцовка быстро вымывается с поверхности.

6. Смесь мелкодисперсного диоксида кремния и марганцовки. Смешивались до однородной консистенции с последующим формованием в брикеты.
➕: отличная химическая активность.
➖: плохая механическая прочность.

7. «Гомогенный» катализатор. Смесь азотной кислоты с гидроксидом алюминия, получение раствора соли AlPO₄, которая затем смешивалась с марганцем и термообрабатывалась.
➕: хорошая механическая прочность.
➖: слабая активность реакции.

Из этого многообразия вариантов видно, что создание собственного катализаторного пакета - процесс крайне наукоёмкий и трудозатратный. Мы продолжаем эксперименты, стремясь достичь тех самых «эталонных» свойств.

Какой вывод? Учите химию, друзья! Одной физики и математики иногда совершенно недостаточно. 😘

#парад_систем