Frage:
Warum werden Wasserstoff-Fluor-Brennstoffe nicht häufiger für Raketen verwendet?
Hash
2013-08-21 20:35:37 UTC
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Viele Raketen verwenden Treibmittel auf Wasserstoff- und Sauerstoffbasis als Treibstoff.

Warum werden Wasserstoff-Fluor-Kraftstoffe nicht verwendet? Es hat einen spezifischen Impuls von 390 Sekunden, der höher ist als die Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennung (360 Sekunden).

Es gab ein [Experiment mit Tripropellant-Wasserstoff + Lithium + Fluor-Motoren] (https://en.wikipedia.org/wiki/Tripropellant_rocket), sie erreichten einen spezifischen Impuls von 542 ...
Drei antworten:
#1
+49
TildalWave
2013-08-21 22:48:03 UTC
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LF2 / LH2 oder flüssiges Difluorid-Flüssigdihydrogen-Bipropellant (binärer kryogener Kraftstoff) hat einen spezifischen Impuls von 410 Sekunden (nach Gewicht) auf Meereshöhe, der mehr als z. LOX / LH2 (flüssiger Sauerstoff, flüssiger Diwasserstoff) mit einem durchschnittlichen spezifischen Gewichtsimpuls von 391 Sekunden, ebenfalls auf Meereshöhe. Da sich das Oxidationsmittel in beiden Fällen an Bord befindet und eines der binären kryogenen Treibmittel ist, würde der Unterschied im spezifischen Impuls (19 Sekunden) auch im Vakuum gleich bleiben. Ich bin mir jedoch nicht sicher, woher Sie Ihre Zahlen haben.

Das scheint also ziemlich einfach zu sein. LF2 / LH2 hat einen um 4 bis 5% höheren spezifischen Impuls pro Gewicht. Aber wie von vielen in diesem Thread vor mir erwähnt, enthält flüssiges Difluorid (LF2) viel mehr, als man sich vorstellen kann, wenn man einige einfache Statistiken über seine Leistung als Raketentreibstoff vorstellt. Hauptsächlich ist es giftig, stark reizend und reagiert als das stärkste Oxidationsmittel (d. H. Das elektronegativste Element), das wir kennen, mit allem, was bereit ist, ihm ein Ersatzelektron zu verleihen. Das ist nicht gut, weil es - praktisch gesehen - zu reaktiv ist:

Reaktionen mit elementarem Fluor sind oft plötzlich oder explosiv. Viele Substanzen, die allgemein als nicht reaktiv angesehen werden, wie z. B. Stahlpulver, Glasfragmente und Asbestfasern, werden von kaltem Fluorgas leicht verbraucht. Holz und sogar Wasser brennen mit Flammen, wenn sie einem Fluorstrahl ausgesetzt werden, ohne dass ein Funke erforderlich ist.

Auszugsquelle: Wikipedia über Fluor

Es ist unnötig zu erwähnen, dass dies die Herstellung, Lagerung und Verwendung als Treibstoffkomponente von extrem schwierig und ziemlich kostspielig macht (die NASA zahlte 6,00 USD pro kg im Vergleich zu LOX, das 1959 0,04 USD pro kg kostete) jedes System, Raketen sind keine Ausnahme. Die Kombination mit flüssigem Wasserstoff in einer niedrigeren Atmosphäre bringt auch Sauerstoff und Wasserdampf in die Gleichung und erzeugt Flusssäure. Während es eine schwache Säure ist, ist es nicht wirklich ein wünschenswertes Nebenprodukt der Reaktion von Fluorid und Wasserstoff, während die Reaktion von LOX mit LH & sub2; H & sub2; O (Wasser) erzeugt.

Also, in Kurz gesagt, LOX / LH2 ist viel billiger, viel sicherer, um ein Vielfaches einfacher zu konstruieren (Motoren, Lagertanks usw.) und aufgrund all dieser Geschäfte ein bevorzugtes Oxidationsmittel für Trägerraketen mit großem Weltraum. Es hat einige Nachteile, aber diejenigen, die wir gelernt haben, um sie herum zu entwerfen, und die bei vielen Starts verwendet wurden, ohne dass ein großer Radius um einen Startplatz vor und während der tatsächlichen Verwendung von LF2 evakuiert werden muss, um Umweltkatastrophen zu befürchten. 4-5% der Leistung zu opfern, ist es wert, diese Risiken zu verringern, keine Frage.

Bearbeiten, um hinzuzufügen : Es sollte jedoch erwähnt werden, dass 4-5% a sind theoretischer bester Fall Unterschied zwischen LF2 / LH2 und LOX / LH2 spezifischem Impuls, und dieser Unterschied würde sich erheblich verringern, möglicherweise sogar zugunsten von LOX / LH2 umkehren, wenn wir Konstruktionsbeschränkungen und das zusätzliche Gewicht berücksichtigen zu Stufen und ihren Motoren, wenn stattdessen LF2 / LH2 verwendet wird. Dies ist etwas argumentativ, sollte aber auch bei der Interpretation theoretischer Best-Case -Daten berücksichtigt werden.

Flusssäure ist "nur" 2,1 auf der pH-Skala, die stark, wenn nicht extrem ist. Es ist jedoch verrückt giftig. Es dringt eher durch das Fleisch als durch Verbrennungen an der Oberfläche und dringt bald in die Knochen ein. Das Kalzium aus Ihren Knochen geht zu Ihrem Herzen und Sie bekommen einen Herzinfarkt. Wenn Sie konzentriertes HF auf Ihre Hand verschütten, ist es keine schlechte Idee, es sofort abzuhacken. Verwenden Sie mindestens ein Tourniquet. HF-Abgase würden eine chemische Waffe darstellen. http://emedicine.medscape.com/article/773304-overview#a0104
#2
+28
David Richerby
2014-03-09 22:53:19 UTC
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Zusätzlich zu allen von TidalWave aufgeworfenen Fragen müssen Sie auch die Abgasprodukte berücksichtigen.

Der Space-Shuttle-Haupttank beförderte etwa 730 Tonnen Wasserstoff und Sauerstoff. Brennen, das ungefähr 730 Tonnen Wasser produziert, die glückliche Chemikalie, die wir alle lieben. Durch Verbrennen von etwa 730 Tonnen Wasserstoff und Fluor entstehen etwa 730 Tonnen sehr heißer Fluorwasserstoff, der hochgiftig und extrem ätzend ist. Es greift Glas, Metalle und so ziemlich alles andere an, höchstwahrscheinlich auch Raketendüsen und Startrampen. Es verursacht schreckliche Verbrennungen im menschlichen Fleisch. Sie wollen das nicht.

Dihydrogenmonoxid ist eine ** sehr ** gefährliche Chemikalie. Es tötet jedes Jahr ** viele ** mehr Menschen als Fluorwasserstoff !!!
@RonJohn, das ist die falsche Maßnahme. Sie sollten die Todesfälle pro verwendeter Tonne vergleichen, wodurch Fluorwasserstoff wieder an der Spitze liegt.
@Mark Zuerst Fluorwasserstoff, jetzt Blei. Was ist das, ein Wörterbuch giftiger Stoffe? ;-);
@Mark es sind Einstellungen wie diese, die Ricin vom Pestizidmarkt fernhalten ...
#3
+6
Erik
2013-08-21 20:47:00 UTC
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Fluor ist sehr giftig und neigt dazu, mehr als nur den Kraftstoff zu oxidieren.

Neben Zitaten von Ignition empfehle ich, mich von Dingen inspirieren zu lassen, mit denen ich nicht arbeiten werde: http://pipeline.corante.com/archives/2010/02/23/things_i_wont_work_with_dioxygen_difluoride.php
http://www.lateralscience.co.uk/Fluorine/Fluorine.html
@DeerHunter Ihre Links funktionieren nicht mehr :(
@FKEinternet: Hier ist ein Ersatz für den [ersten Link] (http://blogs.sciencemag.org/pipeline/archives/2010/02/23/things_i_wont_work_with_dioxygen_difluoride), den [zweiten Link] (https://web.archive.org/). web / 20120327212302 / http: //www.lateralscience.co.uk/Fluorine/Fluorine.html) und ein dritter [Bonuslink] (http://blogs.sciencemag.org/pipeline/archives/2008/02/26) / sand_wont_save_you_this_time) für ein gutes Maß.
@MichaelSeifert Verdammt, dass Sie diese aktualisierten Links gesendet haben! Ich habe gerade 4 Stunden verloren, als ich dem ersten folgte! : D: D: D.


Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 3.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
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