炭化水素系ロケット固体燃料から発生する熱分解ガスの低分子量化に向けた研究

降低碳氢火箭固体燃料热解气分子量的研究

• 批准号: 22K20416
• 负责人: 坂野 文菜
• 金额: $ 1.83万
• 依托单位: Nihon University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-08-31 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K20416/
• 关键词: 急速熱分解; ハイブリッドロケット; 固体燃料; イオン付着イオン化法; スキマーインターフェースシステム; 熱分解; 触媒; イオン付着イオン化質量分析

本申請では、炭化水素系ハイブリッドロケット燃料の高性能化を目指し、ロケット燃焼の特徴的な環境に対応した計測技術を用いて燃料の熱分解挙動をモニタリングし、高温・高加熱速度環境で発生する熱分解ガス成分が低分子量化することを目的としている。手始めとして，スキマーインターフェースシステムを用いた熱分解ガスのリアルタイム計測を実施した。・反応活性が非常に高いと予想される熱分解ガスの変成影響を十分に抑制したリアルタイムな計測技術として，有機化合物の分子イオン検出性能に優れるイオン付着イオン化質量分析計（IA/MS）と高速加熱炉をダイレクトに接続するスキマーインターフェースシステム（スキマーIF）を取り入れた分析装置内部の圧力バランスの確立および熱分解ガスの安定的な計測技術の確立を行った。事前検討で焦点を当てたヘリウムガス供給圧力：窒素ガス供給圧力＝50:50の雰囲気ガス条件は測定対象である高分子材料の熱分解ガスを高強度に測定することが可能であり，このとき最も安定して検出できる高速加熱炉とスキマーIF先端の距離を見出した。・上述した測定装置を用いて測定対象となるパラフィン系やブタジエン系の高分子材料の急速熱分解ガスをキュリー温度（室温から急速昇温させる目標温度）1040℃で測定した。その結果，従来の低速昇温条件で得られる分子量帯より低い熱分解ガスが得られると同時に，不活性雰囲気条件下において芳香族炭化水素の発生が確認された。芳香族炭化水素の発生は従来型のキャピラリー接続型質量分析計の測定結果を支持する。・熱分解ガスの低分子量化を促進させる添加触媒を検討するために，まず手始めにディーゼルエンジン研究で先行されている多環芳香族炭化水素および水酸基含有化合物を使用し，添加量とその効果について評価した。

This application aims to improve the performance of carbonized water based fuel, measure the combustion characteristics of the fuel in an environment characterized by high temperature and high heating rate, and generate thermal decomposition components with low molecular weight. The first step is to use thermal decomposition to measure the temperature. The reaction activity is very high and the influence of thermal decomposition is very low. Determination of internal pressure and stability of thermal decomposition of organic compounds by IA/MS and high speed furnace In advance, the focus is on the supply pressure: the supply pressure =50:50, and the temperature conditions are determined. The thermal decomposition temperature of the polymer material is determined by the high intensity. The distance between the high speed heating furnace and the IF tip is determined. The above measuring device was used to measure the temperature of rapid thermal decomposition of polymer materials at 1040℃. As a result, the molecular weight range, low thermal decomposition rate, and the generation of aromatic hydrocarbons under inert conditions were confirmed. The results of the determination of aromatic hydrocarbon generation by a continuous mass analyzer are supported. The effect of the addition of catalyst on the thermal decomposition of polyaromatic hydrocarbons and hydro-acid-based compounds was evaluated.

项目成果

ハイブリッドロケット燃料用低融点熱可塑性樹脂/含酸素添加剤の熱分解生成ガス分析

混合火箭燃料用低熔点热塑性树脂/含氧添加剂热解产生的气体分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Tsukamoto Ryota;Senba Atsuhiko;Ikeda Tadashige;Tamayama Masato;Arizono Hitoshi;Katori Hiroaki;横堀 慎一;古舘恵太，岡田哲男，川村恭己，早川銀河;野口新生・谷本悠太朗・遠藤新;藤田道也，坂野文菜，和田豊，三島有二，加藤信治，堀恵一，戸野倉賢一
• 通讯作者: 藤田道也，坂野文菜，和田豊，三島有二，加藤信治，堀恵一，戸野倉賢一

試料観察TGとEGA-IA/MSによるロケット燃料用多成分系熱可塑性樹脂の相変化反応の解析

使用样品观察 TG 和 EGA-IA/MS 分析火箭燃料用多组分热塑性树脂的相变反应

• 发表时间: 2022
• 作者: 岡村拓歩;前田義明;佐藤 徹;下島公紀;中野沙紀・木元勇武・遠藤新;リジャルH.B.，岡本祥拓，Khadka S.，天野克則，齋藤輝幸，宇野朋子，源城かほり，中谷岳史，西名大作，森太郎;坂野文菜，和田豊，三島有二，津越敬寿，加藤信治，堀恵一
• 通讯作者: 坂野文菜，和田豊，三島有二，津越敬寿，加藤信治，堀恵一

ロケット燃料の燃焼反応プロセス解明に向けた瞬間熱分解生成物の計測手法の研究

瞬时热解产物测量方法研究，阐明火箭燃料燃烧反应过程

• 发表时间: 2022
• 作者: Khadka S.;Rijal H.B.;Amano K.;Saito T.;Uno T.;Genjo K.;Nakaya T.;Nishina D. & Mori T.;坂野文菜，小松健，和田豊，三島有二，津越敬寿，加藤信治，堀恵一
• 通讯作者: 坂野文菜，小松健，和田豊，三島有二，津越敬寿，加藤信治，堀恵一

ハイブリッドロケット燃料用低融点熱可塑性樹脂材料/アルコール混合系の熱分解反応機構解析

混合火箭燃料用低熔点热塑性树脂/醇混合物体系热分解反应机理分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 原侑花;千頭勇斗;瀬尾健彦;三上真人;宮村典秀，鈴本遼，五十里哲，横堀慎一，中須賀真一;藤田道也，坂野文菜，和田豊，三島有二，加藤信治，堀恵一，戸野倉賢一
• 通讯作者: 藤田道也，坂野文菜，和田豊，三島有二，加藤信治，堀恵一，戸野倉賢一

Flash pyrolysis behaviour for rocket fuels by Py-IA/MS with a skimmer interface

通过带有撇渣器接口的 Py-IA/MS 分析火箭燃料的闪蒸热解行为

• 发表时间: 2022
• 作者: Ayana Banno;Yutaka Wada;Yuji Mishima;Takahisa Tsugoshi;Nobuji Kato;Keiichi Hori;Ryo Nagase
• 通讯作者: Ryo Nagase