오랫동안 이원 추진 시스템에서 연료로 사용되어 온 하이드라진 (NH2NH2)은 독성이 높기 때문에 REACH (Registration Evaluation Authorization and Restriction of Chemicals)[1]의 "Annex XIV"에 속하는 고독성 물질로 분류된다. 따라서 본 연구에서는 이를 대체할 수 있도록 독성이 적은 산화제를 개발하였다. 하이드라진의 높은 ...
오랫동안 이원 추진 시스템에서 연료로 사용되어 온 하이드라진 (NH2NH2)은 독성이 높기 때문에 REACH (Registration Evaluation Authorization and Restriction of Chemicals)[1]의 "Annex XIV"에 속하는 고독성 물질로 분류된다. 따라서 본 연구에서는 이를 대체할 수 있도록 독성이 적은 산화제를 개발하였다. 하이드라진의 높은 증기압으로 인하여 우주선의 로켓 추진제를 제외하고는 실제 적용이 제한되지만[2], HAN(hydroxylammonium nitrate)은 균질한 상태에서 액체 추진제로 사용할 수 있는 유망한 후보 중 하나이다. HAN은 과도한 산소 원자를 운반하여 녹색 추진 시스템의 연료 공급원을 완전히 연소시킨다. 기존의 연구는 액상 HAN의 함량 또는 농도 및 HAN 기반 단일 추진제의 구성에 초점을 맞추었다. 밀도 방정식에 따르면 액상 HAN의 이론적 함량은 최대 95 wt% 였지만, 이러한 높은 함량으로 반복 합성을 구현하는 것은 쉽지 않다. 따라서 본 연구에서는 고체상 HAN을 추출하기 위해 상용 등급이 50 wt%-hydroxylamine 및 70 wt%-nitric acid인 시작 물질을 사용한 후, HAN을 기반으로 한 액상 단일 추진제를 제조하기 위해 용매, 연료 및 안정제를 추가하였다. 실험 결과로 중화반응을 통해 얻을 수 있는 액상 HAN 함량을 결정했을 때, 최대 85.14 wt%를 생성할 수 있었다. FT-IR 분석은 이중 용매를 사용한 증류를 통해 얻은 고체상 HAN의 화학 구조를 확인했을 때, N-O, N-H 및 O-H와 같은 핵심 작용기를 나타낸다. 고체상 HAN은 Karl-Fisher 방법으로 분석한 결과, 최소 3.23 wt%의 수분을 함유한다. 잔류 용매를 포함한 소량의 불순물로 인해 고체 HAN의 순수 함량은 86.23 wt%에 도달할 수 있었고, 얻어진 분해 온도는 187.37 ℃, 최대 발열량은 276.5 J/g이었다. 고함량 HAN 및 메탄올, 질산 암모늄 및 물로 제조된 단일 추진제는 2321.35 J/g의 발열량을 생성했다.
오랫동안 이원 추진 시스템에서 연료로 사용되어 온 하이드라진 (NH2NH2)은 독성이 높기 때문에 REACH (Registration Evaluation Authorization and Restriction of Chemicals)[1]의 "Annex XIV"에 속하는 고독성 물질로 분류된다. 따라서 본 연구에서는 이를 대체할 수 있도록 독성이 적은 산화제를 개발하였다. 하이드라진의 높은 증기압으로 인하여 우주선의 로켓 추진제를 제외하고는 실제 적용이 제한되지만[2], HAN(hydroxylammonium nitrate)은 균질한 상태에서 액체 추진제로 사용할 수 있는 유망한 후보 중 하나이다. HAN은 과도한 산소 원자를 운반하여 녹색 추진 시스템의 연료 공급원을 완전히 연소시킨다. 기존의 연구는 액상 HAN의 함량 또는 농도 및 HAN 기반 단일 추진제의 구성에 초점을 맞추었다. 밀도 방정식에 따르면 액상 HAN의 이론적 함량은 최대 95 wt% 였지만, 이러한 높은 함량으로 반복 합성을 구현하는 것은 쉽지 않다. 따라서 본 연구에서는 고체상 HAN을 추출하기 위해 상용 등급이 50 wt%-hydroxylamine 및 70 wt%-nitric acid인 시작 물질을 사용한 후, HAN을 기반으로 한 액상 단일 추진제를 제조하기 위해 용매, 연료 및 안정제를 추가하였다. 실험 결과로 중화반응을 통해 얻을 수 있는 액상 HAN 함량을 결정했을 때, 최대 85.14 wt%를 생성할 수 있었다. FT-IR 분석은 이중 용매를 사용한 증류를 통해 얻은 고체상 HAN의 화학 구조를 확인했을 때, N-O, N-H 및 O-H와 같은 핵심 작용기를 나타낸다. 고체상 HAN은 Karl-Fisher 방법으로 분석한 결과, 최소 3.23 wt%의 수분을 함유한다. 잔류 용매를 포함한 소량의 불순물로 인해 고체 HAN의 순수 함량은 86.23 wt%에 도달할 수 있었고, 얻어진 분해 온도는 187.37 ℃, 최대 발열량은 276.5 J/g이었다. 고함량 HAN 및 메탄올, 질산 암모늄 및 물로 제조된 단일 추진제는 2321.35 J/g의 발열량을 생성했다.
Due to high toxicity of hydrazine (NH2NH2), which has been used as a fuel in binary propellant systems for a long time, is classified as a highly toxic substance belong to "Annex XIV”in REACH (Registration Evaluation Authorization and Restriction of Chemicals)[1], a less toxic oxidizer has been deve...
Due to high toxicity of hydrazine (NH2NH2), which has been used as a fuel in binary propellant systems for a long time, is classified as a highly toxic substance belong to "Annex XIV”in REACH (Registration Evaluation Authorization and Restriction of Chemicals)[1], a less toxic oxidizer has been developed in this research. While high vapor pressure of hydrazine limits the practical application except rocket propellants of a space-ship [2], hydroxyl ammonium nitrate (HAN) is one of plausible candidates which can be used as a liquid propellant in a homogeneous state. HAN carries excess oxygen atoms, resulting in a fuel source for the green propellant system to be completely burned. Conventional studies have focused on the content or concentration of liquid phase HAN, and composition of HAN-based monopropellants. Although theoretical content of HAN in a liquid-phase was maximum 95 wt% according to the density equation, it is not easy to implement the repeated synthesis with such a high content. Thus, in this study, solid-phase HAN was extracted by means of commercial grade starting materials; 50 wt%-hydroxylamine and 70 wt%-nitric acid. Then, HAN-based aqueous monopropellants with a few recipes were prepared by adding solvent, fuel and stabilizers. Experimental results have found that the initial combination of reactants determined the HAN content in a liquid-phase, resulting in maximum 85.14 wt%. FT-IR analysis confirmed the chemical structure of solid-phase HAN obtained through vacuum evaporation using dual-solvents, showing core functionalities such as N-O, N-H and O-H. The solid-phase HAN contained minimum 3.23 wt% of moisture as analyzed by Karl-Fisher method. Due to a small amount of impurities including residual solvents, the pure content of HAN could reach 86.23 wt%. The decomposition temperature was 187.37 °C, and the maximum calorific value obtained was 276.5 J/g. The monopropellant, prepared with a high content HAN and methanol, ammonium nitrate and water, produced 2321.35 J/g of calorific value.
Due to high toxicity of hydrazine (NH2NH2), which has been used as a fuel in binary propellant systems for a long time, is classified as a highly toxic substance belong to "Annex XIV”in REACH (Registration Evaluation Authorization and Restriction of Chemicals)[1], a less toxic oxidizer has been developed in this research. While high vapor pressure of hydrazine limits the practical application except rocket propellants of a space-ship [2], hydroxyl ammonium nitrate (HAN) is one of plausible candidates which can be used as a liquid propellant in a homogeneous state. HAN carries excess oxygen atoms, resulting in a fuel source for the green propellant system to be completely burned. Conventional studies have focused on the content or concentration of liquid phase HAN, and composition of HAN-based monopropellants. Although theoretical content of HAN in a liquid-phase was maximum 95 wt% according to the density equation, it is not easy to implement the repeated synthesis with such a high content. Thus, in this study, solid-phase HAN was extracted by means of commercial grade starting materials; 50 wt%-hydroxylamine and 70 wt%-nitric acid. Then, HAN-based aqueous monopropellants with a few recipes were prepared by adding solvent, fuel and stabilizers. Experimental results have found that the initial combination of reactants determined the HAN content in a liquid-phase, resulting in maximum 85.14 wt%. FT-IR analysis confirmed the chemical structure of solid-phase HAN obtained through vacuum evaporation using dual-solvents, showing core functionalities such as N-O, N-H and O-H. The solid-phase HAN contained minimum 3.23 wt% of moisture as analyzed by Karl-Fisher method. Due to a small amount of impurities including residual solvents, the pure content of HAN could reach 86.23 wt%. The decomposition temperature was 187.37 °C, and the maximum calorific value obtained was 276.5 J/g. The monopropellant, prepared with a high content HAN and methanol, ammonium nitrate and water, produced 2321.35 J/g of calorific value.
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.