La impresión 3D convierte lejía en combustible no tóxico para cohetes
Un estudiante de doctorado de la Universidad de Canterbury está utilizando la fabricación aditiva para usar peróxido de hidrógeno concentrado como propulsor de algunos cohetes. El estudiante ha impreso en 3D el lecho de un catalizador para que el peróxido pueda atravesarlo. Lo que resulta especialmente interesante es la forma que eligió: optó por un giroide para resolver 3 retos principales relacionados con los catalizadores. Una forma imposible de conseguir con los métodos de fabricación tradicionales.
En el sector aeroespacial, los agentes del mercado suelen utilizar la hidracina como combustible para cohetes de propulsión baja y media. Sin embargo, se trata de un propulsor considerado cancerígeno y tóxico, cuya manipulación requiere equipos de protección. Una alternativa a este combustible es el peróxido de hidrógeno, un compuesto químico utilizado tradicionalmente como agente blanqueador. Sorprendentemente, también puede utilizarse en el sector aeroespacial para el despegue en los motores de los cohetes. Sin embargo, para que esto sea posible, es necesario un catalizador.
Simon Reid utiliza la fabricación aditiva para mejorar el rendimiento de un lecho catalizador (Foto: Universidad de Canterbury)
En la mayoría de los casos, se utiliza un catalizador de metales preciosos para acelerar la descomposición del peróxido de hidrógeno, que se convierte en un gas energético. Simon Reid, el estudiante de doctorado en cuestión, explica: «Al hacer pasar peróxido de hidrógeno líquido por un lecho catalítico, se acelera la reacción de descomposición. Esta reacción descompone la molécula, convirtiéndola en agua y oxígeno. Es la descomposición de la molécula la que produce una gran cantidad de energía y calor. El calor vaporiza el agua y produce un gas a alta temperatura. El paso del gas caliente por una tobera proporciona un empuje.
Simon Reid quiere optimizar el diseño de este lecho catalítico mediante la impresión 3D. El objetivo final es mejorar el rendimiento de esta pieza, en particular para maximizar el empuje en relación con la concentración de peróxido de hidrógeno, evitar la pérdida de catalizador y, finalmente, minimizar la caída de presión. Para conseguirlo, ha ideado una forma giroscópica, una forma matemática que recuerda a las estructuras reticulares que se obtienen con la impresión 3D. El estudiante señala que esta geometría sólo puede obtenerse mediante la fabricación aditiva.
No se sabe qué proceso de impresión se utilizó, pero parece que se eligió la cerámica, probablemente por sus propiedades químicas y mecánicas. El objetivo de Simon es probar diferentes modelos y compararlos con los existentes. Y concluye:
Dawn Aerospace, colaborador local del proyecto, utiliza actualmente peróxido de hidrógeno como propulsor para su avión espacial reutilizable que pondrá en órbita satélites. El catalizador que utilizan es bastante rudimentario y existe desde los años 60: eso es lo que la investigación trata de mejorar.
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*Créditos foto de portada : Universidad de Canterbury
