هیدروژن در سوخت موشک

هیدروژن و سوخت موشک

هیدروژن، سوخت پاک

امروزه با افزایش آلودگی کره زمین و آسیب به لایه اوزون با گازهای گلخانه‌ای، لزوم یافتن سوختی پاک که از منابع بازگشت‌پذیر تولید شده و بدون ایجاد آلودگی، انرژی زیاد و بازگشت‌پذیر را در اختیار قرار دهد، احساس می‌گردد. با توجه به این موضوع که هیدروژن از فراوان‌ترین گازهای پایدار موجود در اتمسفر زمین بوده و می‌تواند بستر مناسبی برای ذخیره انرژی و حمل آن برای رساندن به محل استفاده از آن باشد و این گاز پس از استفاده، هیچگونه آلودگی اعم از سمی و غیر سمی مانند CO2 یا SO2 تولید نمی کند، بهترین سوخت تمام نشدنی جهان شناخته شده است.

هیدروژن و سوخت موشک

این گاز از روش‌های بسیاری قابل تولید است که همین موضوع سبب شده است تا صنایع و کشورهای گوناگون با توجه به ذخایر در دسترس و شرایط محیطی، بتوانند بهترین روش را برای تولید آن انتخاب نمایند. این گاز را هم می‌‎توان با استفاده از منابع تجدید پذیر مانند الکترولیز آب، مواد بیولوژیکی یا مواد زیست توده (که موادی تشکیل شده از موجودات زنده و حاوی هیدروکربن‌ها هستند)، می‌توان سوختی ارزشمند و دائمی را با استفاده از منابع پاک، تجدید پذیر و البته ارزان قیمت و در دسترس، تولید نمود، و یا همچنین با استفاده از منبع تجدید ناپذیر مانند استفاده از زغال سنگ‌، گاز طبیعی یا پیرولیز اقدام به تولید این گاز نمود، البته از این روش استقبال زیادی نمی شود.

زیرا هدف اولیه استفاده از گاز هیدروژن، حذف استفاده از سوخت‌های فسیلی بوده و بدین صورت گازهای گلخانه‌ای تولید شده و از طرف دیگر انرژی که هیدروژن تولید شده تامین خواهد کرد، کمتر از انرژی خواهد بود که صرف تولید هیدروژن شده است. بنابراین روش‌های تجدیدپذیر بهترین روش‌های تولید هیدروژن هستند.

این گاز در موارد بسیاری مانند ماده اولیه برای تولید تولید آمونیاک و گازها، پالایش نفت و گاز در پتروشیمی‌ها، خوراک صنایع گوناگون مانند کارخانجات تولید متانول، کربن زدایی و دیگر زمینه‌ها کاربرد دارد. یکی از مهم‌ترین کاربرد آن، استفاده در جهت سوخت موشک‌هاست. اما آنچه که اهمیت بالایی دارد، در دسترس بودن آسان و تامین دائمی این گاز است که توسط شرکت گاز اردستان می‌تواند صورت گیرد.

هیدروژن، سوخت موشک

از زمانیکه بشر تصمیم به ساخت موشک و سفر به فضا را گرفته است، انتخاب موتور آن و سوخت مناسب یکی از مهم‌ترین چالش‌های پیش رو بوده است. این سوخت لازم است تا دارای نیروی پیشران مناسب، مدت زمان تامین سوخت بالا باشند که البته موتور این سوخت‌ها کاربردهای بسیاری از جمله فضایی، نظامی و تحقیقاتی را شامل می‌شود.

مهم ترین عوامل در موتور موشک، دو سیال سوخت و اکسیدکننده است که از طریق توربوپمپ به موتور ارسال می‌گردند. در انتخاب این دو عامل، دارا بودن بیشترین فشار لازم پمپ و قطع به موقع گاز از آن جهت که افزایش فشار محفظه در افزایش دما و انرژی درونی گاز و به طبع افزایش فشار به دیواره و ایجاد نیروی پیشران بیشتر دخیل بوده و از طرف دیگر قطع به موقع گاز ورودی به محفظه با توجه به مسئله احتمال وقوع پدیده کاویتاسیون و دیگر محدودیت‌ها، صرفه‌جویی در جرم گاز مورد مصرف را به دنبال خواهد داشت، حائز اهمیت است.

بدین منظور معمولا از سوخت مایع یا جامد استفاده می‌گردد. سوخت‌های مایع مورد استفاده معمولا هیدروژن مایع (LH2) یا اکسیژن مایع (LO2) هستند که این سوخت‌ها دارای فشار بالایی بوده و در مخزن خارجی به کمک پمپ خارجی فشار این مایعات از 4300 به 7420  می‌رسد. این سوخت از طریق شیر لوله وارد مدار شده و احتراق آن بعد از بوسترها روشن شده و نیروی پیشران لازم جهت صعود را فراهم می‌نماید.

کاربرد دیگر گاز نیتروژن در موتور موشک به عنوان گاز خنک‌کننده است. البته در ابتدا از آب جهت خنک‌کاری و افزایش عمر محفظه احتراق استفاده ‌شده است اما بر طبق بررسی‌های انجام شده، استفاده از هیدروژن می‌تواند دبی لازم را تا %97 کاهش داده و دمای مطلوب را به سرعت فراهم نماید. این موضوع سبب می‌شود تا کاهش دما تا %25 بیشتر صورت گرفته، انتقال حرارت کمتر، بازده حرارتی بالاتر باشد که مسئله بسیار مهمی است.

از دیگر مزیت‌های استفاده از موتورهای پیشران مایع آن است که این سوخت‌ها مدت زمان بیشتری سوخت موشک را تامین نموده و نیروی پیشران خوبی را تامین می‌نماید. سامانه پرتاب شتاب فضایی نمونه‌ای از استفاده سوخت‌های مایع در موشک‌ها است.

مقالات

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

7 + 2 =