헥사알루미네이트 촉매상에서 Ammonium-Dinitramide 기반 액상 단일추진제의 분해 :Decomposition of Ammonium Dinitramide-Based Liquid Monopropellant over Hexaaluminate Catalysts

홍성훈

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자료유형: 학위논문

저자정보: 홍성훈 (공주대학교, 공주대학교 대학원)

지도교수: 전종기

발행연도: 2017

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2017

헥사알루미네이트 촉매상에서 Ammonium-Dinitramide 기반 액상 단일추진제의 분해

홍성훈 화학과 2017.01 학위논문

2016

ADN 기반 액상 단일추진제 분해용 나노기공 촉매 연구

홍성훈 , 허수정 , 조영민 외 3명 한국추진공학회 학술대회논문집 2016.12 학술대회자료

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Hydrazine is an inorganic compound which is used in the fuel for rocket and in the attitude control for artificial satellite. When hydrazine is contacted nitric acid compounds, it is spontaneously combusted so that it is easy to be re-ignited in the space. With this merit, it is widely being used as a liquid propellant in the field of aerospace. However, hydrazine solution of propellant class is highly toxic to the human body, thus it is difficult to handle and there is also a safety issue. ADN-based eco-friendly liquid monopropellant that is easy to handle and having excellent stability was developed as a substitute of hydrazine. However, ADN-based liquid monopropellant contains high amount of moisture, thereby it is difficult to be decomposed for ignition. Therefore, catalyst needs to be used for each decomposition process of ADN. Such catalyst can lower the decomposition temperature too. Temperature of catalyst bed in the actual propulsion subsystem is very high, which requires heat-resistant property of the catalyst. As a high heat-resistant catalyst, hexaaluminate is deeply studied. In this study, a coprecipitation method and sol-gel process were used as ADN-based liquid monopropellants to prepare hexaaluminate containing Sr. We evaluated the effect of preparation method and its condition of catalyst on the physiochemical characteristics of the catalyst and their effects on the decomposition and activity of ADN-based liquid monopropellant.

List of Figures
List of Schemes
List of Tables
Ⅰ. 서론 1
1. 연구 배경 및 필요성 1
2. 연구 개발 동향 9
2.1 ADN 분해 반응 기구 및 에너지 9
2.2 ADN 분해용 촉매 개발 현황 13
3. 연구 목적 16
Ⅱ. 실험 방법 및 재료 16
1. 촉매 제조 17
1) 공침법 (Coprecipitation method) 17
2) 졸겔법 (Sol-Gel method) 18
2. 촉매의 특성 분석 방법 20
1) N2 adsorption 20
2) X-ray diffraction 20
3) H2-temperature programmed reduction 20
4) TGA/DSC 21
5) X-ray photoelectron spectroscopy 21
6) X-ray fluorescence 21
3. 실험 재료 21
4. 반응 실험 장치 및 방법 22
Ⅲ. 결과 및 고찰 24
1. 촉매 제조 방법에 따른 영향 24
1.1) 표면적 분석 24
1.2) 결정구조 분석 28
1.3) 표면 조성 분석 32
1.4) TGA/DSC 36
1.5) H2-TPR(Temperature programmed desorption of H2) 38
1.6) XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy) 42
1.7) ADN 기반 액상 단일추진제 분해반응 실험 결과 46
2. 가수분해시 수분 함량에 따른 영향 52
2.1) 표면적 분석 53
2.2) 결정구조 분석 58
2.3) 표면 조성 분석 61
2.4) XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy) 65
2.5) ADN 기반 액상 단일추진제 분해반응 실험 결과 69
Ⅳ. 결론 71
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