塗布可能な担体の導入により動的濡れ性制御を可能にする宇宙推進機用新型触媒の研究

研究一种新型空间推进催化剂，通过引入可涂覆载体实现动态润湿性控制

基本信息

批准号：
21K14348
负责人：
飯塚俊明
金额：
$ 3万
依托单位：
Oyama National College of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

塗布可能な担体の導入により、効率のよい「推進剤の反応」および「生成物の排出」を達成できる触媒の研究に取り組む。推進剤の反応を触媒表面の静的・動的濡れ性の観点からマネージメントできる触媒を実現するために、初年度に引き続き、①触媒の基材候補の濡れ性評価および②担体を塗布・焼成した試験片の濡れ性評価を実施し、さらに③推進剤を用いた反応性評価を実施した。溶液を用いた白金担持工程において確認された試験片表面の変質が、推進剤の反応性へ悪影響を及ぼす可能性が懸念される。そこで、溶液を用いた手法からスパッタリング法へ変更し、白金を成膜したところ、触媒の基材や担体に変質などがないことを確認できた。また、燃焼室内温度が低い中濃度過酸化水素水を用いた一液式などへの適用も考慮し、金属系基材に加えて非金属系基材の適用性の評価も進めている。触媒の試験片に中濃度過酸化水素水を滴下したところ、反応の開始を確認できた。接触角が90度程度の表面ではその反応速度は緩やかであるが、接触角が非常に小さい（親水性）の表面では比較的反応が速いことが確認された。親水性でない表面では、反応で発生した気泡や凝縮した水が触媒表面に滞留することで反応の継続性が阻害されている可能性が示唆された。現在は推進機での検証に向けて、触媒表面の温度および担体・基材の構造による反応性への影響評価を行い、動的濡れ性のマネージメント手法の確立に向けて研究を進めている。これら一連の検証により、静的・動的濡れ性をマネージメントによる推進剤と触媒の接触時間をコントロール可能にする触媒の実現に向けて研究を進める。

我们将通过引入可涂层的载体来研究可以实现有效的“推进剂反应”和“产品射血”的催化剂研究。为了实现可以从催化剂表面的静态和动态润湿性的角度来管理推进剂反应的催化剂，第一年之后，1）评估催化剂基本材料候选物的润湿性，2）评估对载体的测试标本的净润湿性，并使用载体涂抹和烘焙，以及使用该载体进行评估，以及3）反应性的反应性。人们担心测试样品表面的改变，在使用溶液的铂支持过程中证实，这可能会对推进剂的反应性产生负面影响。因此，当该方法从基于溶液的方法更改为溅射方法并沉积铂时，可以证实催化剂底物或载体中没有恶化。此外，考虑到在燃烧室中使用低温的中含量过氧化氢水对单组分型的应用，除了金属基底物外，还评估了非金属底物的适用性。将过氧化氢滴入催化剂测试样品中，并确认反应的开始。已经证实，反应速率在接触角约为90度的表面上很慢，但是该反应在非常小的接触角（亲水）的表面上相对较快。有人提出，在非血液表面上，可以通过在催化剂表面上的反应中产生的气泡和冷凝水的保留来抑制反应的连续性。目前，为了准备使用推进机验证，我们正在评估催化剂表面温度以及载体和底物对反应性的结构的影响，并正在进行研究以建立一种动态性润湿性的管理方法。通过这些系列验证，我们将继续研究催化剂的实现，该催化剂可以通过管理层控制静态和动态的润湿性，以控制推进剂与催化剂之间的接触时间。

项目成果

期刊论文数量（1）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

塗布可能な担体を用いた宇宙推進機用触媒の静的濡れ性評価

使用可涂层载体进行空间推进催化剂的静态润湿性评估

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
小平翼;麻崎和大;勝野智嵩;野瀬毅彦;藤原泰;内山亮介;Jean Rabault;Joey Voermans;早稲田卓爾;飯塚俊明，湯澤武，加藤岳仁，安平浩義，小野航大，指田春輝，平山和樹，飯島拓人，池田裕哉，吉岡宙，佐原宏典
通讯作者：
飯塚俊明，湯澤武，加藤岳仁，安平浩義，小野航大，指田春輝，平山和樹，飯島拓人，池田裕哉，吉岡宙，佐原宏典