你知道鎢為長征六號首發成功的貢獻麼?

長征六號首次商業發射成功 納米碳化鎢有望成催化劑主角

11月21日12點50分,我國新一代運載火箭長征六號在太原衛星發射中心發射成功!這是長征六號運載火箭繼2015年成功首飛後,首次執行商業發射任務。本次發射採用一箭三星的方式,成功將三顆“吉林一號”視頻衛星準確送入預定軌道。

长征六号图片

長征六號採用液氧煤油發動機,具有無毒無污染、綠色環保的特點。液氧煤油是一種典型的烴類火箭推進劑。在火箭的推進劑種類中,不管是液氧還是液氫或者是肼,它們都離不開一種重要的材料——催化劑,而這之中,納米碳化鎢是一種高性能、低成本,並且最有望取代鉑金屬的催化劑材料。

汽車、飛機、輪船的發動機,工作不僅要有燃料,還離不開氧氣的助燃。而運載火箭要克服地心引力飛向太空,升空加速比飛機還要快得多,燃料作功的效率也必須非常高,還得在超高空乃至外太空中工作,靠大氣中的氧氣是遠遠不夠的,因此火箭在燃料之外,還要自帶氧化劑和催化劑。

液氧煤油是一種典型的烴類火箭推進劑,也是我國近年來主要研究的火箭燃料。與液氫燃料相比,液氧煤油的缺點是比沖和再生冷卻能力相對較低,並且容易積碳和結焦。但是,液氧/烴推進劑組合具有來源廣泛、成本低廉、組合密度高、比沖性能高、無毒環保和耐儲存性好等諸多優勢,據瞭解,使用液氧煤油比液氫類的效能提高了15—20%,可大大減少燃料攜帶,減少火箭的重量和體積;且煤油價格較低,每次發射可節省1000多萬元;煤油與液氧都沒有毒,燃燒也只生成水和二氧化碳,不像以往的火箭發動機會產生劇毒污染。

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一直以來,航太催化劑都是採用鉑類金屬做催化劑,鉑類金屬昂貴的價格不必多說,而且鉑金屬在催化過程中會產生毒化物。但是納米科技的發展為許多材料開拓了新的應用領域,碳化鎢就是其中的佼佼者,納米碳化鎢中碳的存在改變了鎢表面電子特性,使之擁有與鉑相類似的性能。不僅如此,納米碳化鎢還不會生成毒副產物。

研究發現,純淨的碳化鎢表面,碳化鎢的催化活性主要體現在對碳鏈斷裂反應的催化,催化活性反應物轉化率隨反應溫度的升高而升高,當氧被引入後,碳化鎢的催化活性降低,但其對反應物異構化的選擇性卻隨著氧的引入而升高,此時異構化是主要反應,這說明了碳化鎢對液氧煤油也有相當好的催化作用,其表面成份對其催化活性和選擇性有直接的影響,需要適當的摻雜其它元素來加強效果。總而言之,碳化鎢作為活性最強的過渡金屬碳化物,在催化烴的異構化反應中具有類Pt特性。

长征六号图片

長征六號運載火箭的首飛成功,標誌著我國在無毒無污染運載火箭領域的關鍵技術取得重大突破,對於完善我國運載火箭型譜、提升進入空間能力具有重大意義。未來,中國航太登月計畫就有可能使用液氧煤油推進劑。而我們也發現,隨著科學技術的進步,太空領域的應用正一步一步地進入普通商業開發,空中“的士”、太空旅行、核燃料載人火箭、月球基地等,人類正將科學幻想一步一步地變為可能。而對於鎢的應用,不單只有催化劑,鎢的許多優秀特性都將成使其為航太科技領域中一種不可或缺的材料。

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