Bor esaslı katı roket yakıtları için alternatif katalizörlerin geliştirilmesi

Bu tez çalışmasında, bor esaslı kompozit yakıtların performansını artırmayı hedefleyen perovskit yapılı katalizörlerin geliştirilmesi, sentezlenmesi, karakterizasyonu ve test edilmesi amaçlanmıştır. Çalışma kapsamında, katalizörlerin sentezi için sitrat-nitrat yöntemi tercih edilmiş ve bu yöntemle sentezlenen katalizörlerin yapısal özellikleri ileri karakterizasyon teknikleri kullanılarak incelenmiştir. Katalizörlerin kristal yapısı XRD ile belirlenmiş ve yüzey alanları BET yöntemiyle ölçülmüştür. Tüm katalizörler başarılı bir şekilde perovskit kristal fazını oluşturmuş ve analizler sonucunda gözenekli, süngerimsi bir morfoloji sergiledikleri tespit edilmiştir. Katalizörlerin AP'nin termal bozunma davranışı üzerindeki etkileri TGA ve izokonversiyonel yöntemler kullanılarak değerlendirilmiştir. Yapılan analizler, özellikle La₀,₈Ca₀,₂Fe₀,₅Co₀,₅O₃ katalizörünün AP'nin yüksek sıcaklıkta bozunma sıcaklığını (HDS) %26,3 oranında düşürerek 335,1°C'ye indirdiğini göstermiştir. Ayrıca bu katalizör, AP'nin aktivasyon enerjisini %43,1 oranında azaltarak 144,69 kJ/mol'den 82,35 kJ/mol'e düşürmüştür. Bu sonuçlar, La₀,₈Ca₀,₂Fe₀,₅Co₀,₅O₃ katalizörünün AP'nin termal davranışını iyileştirme potansiyelini açıkça ortaya koymaktadır. Tez çalışmasında ayrıca, sentezlenen katalizörlerin bor esaslı kompozit yakıtların yanma davranışı üzerindeki etkileri yanma testi ile değerlendirilmiştir. Yapılan yanma testleri sonucunda, La₀,₈Ca₀,₂Fe₀,₅Co₀,₅O₃ katalizörünün basınç üsteli (n) değerini katalizör içermeyen bor esaslı yakıta kıyasla önemli ölçüde azaltarak n = 0,4615'ten n = 0,2419'a düşürdüğü ve 20, 40 ve 60 bar için yanma hızlarında en yüksek değerlere ulaşıldığı tespit edilmiştir. 40 bar basınç altında yapılan testlerde, Fe₂O₃ katalizörü saf borun yanma hızını %12,8 oranında artırırken, La₀,₈Ca₀,₂Fe₀,₅Co₀,₅O₃ katalizörü %29,6 oranında en yüksek artışı sağlamıştır. Bu sonuçlar, katalizörün hem yanma hızlarını artırma hem de basınç bağımlılığını azaltma konusundaki üstün performansını açıkça göstermektedir. Son olarak, SEM ve EDX analizleri, bor esaslı kompozit yakıt bileşenlerinin homojen bir şekilde dağıldığını doğrulamıştır. Elde edilen bulgular, özellikle La₀,₈Ca₀,₂Fe₀,₅Co₀,₅O₃ katalizörünün bor esaslı kompozit yakıtların performansını artırmada oldukça etkili bir rol oynadığını göstermiştir. Çalışma, gelecekte bor esaslı yakıtların performansını daha da geliştirebilmek için bor oksit tabakasının giderilmesine yönelik yeni yaklaşımların geliştirilmesini önermektedir