Transformer le peroxyde d’hydrogène en carburant aérospatial grâce à l’impression 3D

Un étudiant en doctorat de l’université de Canterbury s’appuie sur la fabrication additive pour pouvoir utiliser le peroxyde d’hydrogène concentré comme produit de propulsion pour certaines fusées. Il a imprimé en 3D le lit d’un catalyseur afin que le peroxyde puisse passer à travers. Ce qui est particulièrement intéressant est la forme qu’il a choisi : il a opté pour un gyroïde afin de résoudre 3 principaux défis liés aux catalyseurs. Une forme impossible à obtenir via des méthodes de fabrication traditionnelles.

Dans le secteur aérospatial, les acteurs du marché utilisent couramment l’hydrazine comme carburant de fusées de faible à moyenne poussée. Or, c’est un propergol jugé cancérigène et toxique, dont la manipulation nécessite des équipements de protection. Une alternative à ce carburant s’appelle le peroxyde d’hydrogène, un composé chimique traditionnellement utilisé comme un agent de blanchiment. Aussi surprenant que cela puisse paraître, il peut aussi être employé dans le secteur aérospatial pour générer la poussée dans les moteurs de fusées. Toutefois, pour permettre cette application, il faut un catalyseur.

Simon Reid s’appuie sur la fabrication additive pour améliorer les performances d’un lit catalytique (crédits photo : université de Canterbury)

Le plus souvent, c’est un catalyseur en métal précieux qui est fabriqué pour que la décomposition du peroxyde d’hydrogène se fasse plus rapidement : celui-ci devient alors un gaz énergétique. Simon Reid, le doctorant en question, explique : « En faisant passer du peroxyde d’hydrogène liquide sur un lit catalytique, on accélère la réaction de décomposition. Cette réaction dissocie la molécule, la transformant en eau et en oxygène. C’est la décomposition de la molécule qui produit une grande quantité d’énergie et de chaleur. La chaleur vaporise l’eau et produit un gaz à haute température. Le passage du gaz chaud à travers une buse fournit une poussée« .

Simon Reid cherche à optimiser le design de ce lit catalytique grâce à l’impression 3D. L’objectif final est d’améliorer les performances de cette pièce notamment maximiser la poussée par rapport à la concentration de peroxyde d’hydrogène, éviter la perte de catalyseur et enfin minimiser la chute de pression. Pour cela, il a imaginé une forme en gyroïde, une forme mathématique qui rappelle les structures lattices obtenues par impression 3D. L’étudiant précise d’ailleurs que cette géométrie ne peut être obtenue autrement que par fabrication additive.

On ne sait pas quel procédé d’impression a été employé mais il semblerait que la céramique a été privilégiée, sûrement de par ses propriétés chimiques et mécaniques. L’objectif de Simon est de tester différents modèles et de les comparer à ceux existants. Il conclut :

Dawn Aerospace, qui est un collaborateur local du projet, utilise actuellement le peroxyde d’hydrogène comme agent propulseur pour son avion spatial réutilisable qui mettra des satellites en orbite. Le catalyseur qu’ils utilisent est assez rudimentaire et existe depuis les années 1960 : c’est ce que la recherche tente d’améliorer.

En tout cas, on ne manquera pas de vous tenir au courant des avancées de ce projet de recherche ! Que pensez-vous de l’utilisation de la fabrication additive dans le secteur aérospatial ? N’hésitez pas à partager votre avis dans les commentaires de l’article ou avec les membres du forum 3Dnatives. Retrouvez toutes nos vidéos sur notre chaîne YouTube ou suivez-nous sur Facebook ou Twitter !

*Crédits photo de couverture : Université de Canterbury