Gerador de gás

Um gerador de gás é um dispositivo para gerar gás. Um gerador de gás pode criar gás por uma reação química ou de uma fonte sólida ou líquida, quando o armazenamento de um gás pressurizado é indesejável ou impraticável.

O termo geralmente se refere a um dispositivo que utiliza um propelente de foguete para gerar grandes quantidades de gás. O gás é normalmente utilizado para acionar uma turbina em vez de fornecer impulso como em um motor de foguete. Geradores de gás deste tipo são usados para alimentar uma turbobomba em motores de foguete no ciclo gerador de gás.

Também são utilizados por algumas unidades auxiliares de energia para alimentar geradores elétricos e bombas hidráulicas.

Outro uso comum do termo é na indústria de gases industriais, onde geradores de gás são utilizados para produzir produtos químicos gasosos para venda. Por exemplo, o gerador de oxigênio químico, que fornece oxigênio respirável a uma taxa controlada durante um período prolongado. Durante a Segunda Guerra Mundial, geradores de gás portáteis que convertiam coque em gás de produção foram usados para alimentar veículos como forma de aliviar a escassez de gasolina.

Outros tipos incluem o gerador de gás do airbag automotivo, que é projetado para produzir rapidamente uma quantidade específica de gás inerte.

Aplicações comuns

Como uma fonte geradora de energia

O foguete V-2 usava peróxido de hidrogênio decomposto por uma solução de catalisador de permanganato de sódio líquida como gerador de gás. Este foi usado para acionar uma turbobomba para pressurizar os propelentes principais LOX - etanol .^[1] No motor do Saturno V o F-1^[2]^[3] e motor principal do Ônibus Espacial,^[4] parte do propelente era queimado para acionar a turbobomba (ver ciclo do gerador de gás e ciclo de combustão encenado ). O gerador de gás nesses designs usa uma mistura altamente rica em combustível para manter a temperatura da queima relativamente baixa.

A unidade de energia auxiliar do ônibus espacial^[5] e a unidade de energia de emergência do F-16 (EPU) ^[6]^[7] usam hidrazina como combustível. O gás gira uma turbina que aciona bombas hidráulicas . No F-16 a EPU também aciona um gerador elétrico .

Geradores de gás também já foram usados para alimentar torpedos . Por exemplo, o torpedo Mark 16 da Marinha dos EUA foi alimentado por peróxido de hidrogênio^[8]

Uma solução concentrada de peróxido de hidrogênio conhecida como peróxido de hidrogênio de alta concentração se decompõe e produz oxigênio e água (vapor)

{\ce {2 H2O2 -> 2 H2O   O2}}

A hidrazina se decompõe em nitrogênio e hidrogênio. A reação é fortemente exotérmica e produz um grande volume de gás quente a partir de pequeno volume de líquido.

${\ce {3 N2H4 -> 4 NH3 N2}}$
${\ce {N2H4 -> N2 2 H2}}$
${\ce {4 NH3 N2H4 -> 3 N2 8 H2}}$

Muitas composições sólidas de propelente de foguete podem ser usadas como geradores de gás.^[9]

Inflação e supressão de incêndio

Muitos airbags usam azida de sódio para inflar (Desde 2003^[update]).^[10] Uma pequena carga pirotécnica desencadeia sua decomposição, produzindo gás nitrogênio, que infla o airbag em cerca de 30 milissegundos. Um airbag típico nos EUA pode conter 130 gramas de azida de sódio.^[11]

Geradores de gás semelhantes são usados para supressão de incêndio.^[12]

A azida sódica se decompõe exotermicamente em sódio e nitrogênio.

{\ce {2 NaN3 -> 2 Na   3 N2}}

O sódio resultante é perigoso, então outros materiais são adicionados, por exemplo, nitrato de potássio e sílica, para convertê-lo em um vidro de silicato.

Geração de oxigênio

Um gerador de oxigênio químico fornece oxigênio respirável a uma taxa controlada durante um período prolongado. Sódio, Potássio, e Cloreto de lítio e percloratos são usados

Geração de gás combustível

Um dispositivo que converte coque ou outro material carbonáceo em gás de produção podem ser usados como fonte de gás combustível para uso industrial. Geradores de gás portáteis desse tipo foram usados durante a Segunda Guerra Mundial para alimentar veículos como forma de aliviar a escassez de gasolina .^[13]

Veja também

↑ Staff of the Select Committee on Astronautics and Space Exploration (2004). Space Handbook: Astronautics and Its Applications (Relatório)
↑ Sutton, George P. (1992). Rocket Propulsion Elements 6th ed. [S.l.]: Wiley. pp. 212–213. ISBN 0-471-52938-9
↑ «F-1 Engine Fact Sheet» (PDF). NASA. Arquivado do original (PDF) em 13 de abril de 2016
↑ «Main Propulsion System (MPS)» (PDF). Shuttle Press Kit.com. Boeing, NASA & United Space Alliance. 6 de outubro de 1998. Consultado em 7 de dezembro de 2011. Cópia arquivada (PDF) em 4 de fevereiro de 2012
↑ «Auxiliary Power Units». Human Space Flight - The Shuttle. Consultado em 26 de setembro de 2016. Arquivado do original em 4 de maio de 2001
↑ Suggs; Luskus; Kilian; Mokry (1979). Exhaust Gas Composition of the F-16 Emergency Power Unit (Relatório). USAF school of aerospace medicine. SAM-TR-79. Arquivado do original em 3 de junho de 2018
↑ «F-16 chemical leak sends 6 airmen to hospital». Air Force Times. Associated press. 26 de agosto de 2016. Consultado em 23 de setembro de 2016
↑ A Brief History of U.S. Navy Torpedo Development (Relatório). Naval Underwater Systems Center, Newport. 1978. p. 83 – via Maritime.Org
↑ Sutton 1992
↑ «Environmental Fate of Sodium Azide Derived from Automobile Airbags (Abstract)». Critical Reviews in Environmental Science and Technology. 33 (4): 423–458. 2003. doi:10.1080/10643380390245002
↑ «How do air bags work?». Scientific American. Consultado em 22 de setembro de 2016
↑ Solid Propellant Gas Generators: An Overview and Their Application to Fire Suppression (Relatório). NIST. 28 de junho de 1995. NISTIR 5766
↑ Lord Barnby (16 de julho de 1941). «PRODUCER GAS FOR TRANSPORT. (Hansard, 16 July 1941)». Hansard.millbanksystems.com. Consultado em 26 de maio de 2014

[1] Staff of the Select Committee on Astronautics and Space Exploration (2004). Space Handbook: Astronautics and Its Applications (Relatório)

[Sutton,_212-2] Sutton, George P. (1992). Rocket Propulsion Elements 6th ed. [S.l.]: Wiley. pp. 212–213. ISBN 0-471-52938-9

[F1-3] «F-1 Engine Fact Sheet» (PDF). NASA. Arquivado do original (PDF) em 13 de abril de 2016

[2.16-4] «Main Propulsion System (MPS)» (PDF). Shuttle Press Kit.com. Boeing, NASA & United Space Alliance. 6 de outubro de 1998. Consultado em 7 de dezembro de 2011. Cópia arquivada (PDF) em 4 de fevereiro de 2012

[5] «Auxiliary Power Units». Human Space Flight - The Shuttle. Consultado em 26 de setembro de 2016. Arquivado do original em 4 de maio de 2001

[Suggs,_1979-6] Suggs; Luskus; Kilian; Mokry (1979). Exhaust Gas Composition of the F-16 Emergency Power Unit (Relatório). USAF school of aerospace medicine. SAM-TR-79. Arquivado do original em 3 de junho de 2018

[AP,_2016-7] «F-16 chemical leak sends 6 airmen to hospital». Air Force Times. Associated press. 26 de agosto de 2016. Consultado em 23 de setembro de 2016

[US_Torp-8] A Brief History of U.S. Navy Torpedo Development (Relatório). Naval Underwater Systems Center, Newport. 1978. p. 83 – via Maritime.Org

[9] Sutton 1992

[10] «Environmental Fate of Sodium Azide Derived from Automobile Airbags (Abstract)». Critical Reviews in Environmental Science and Technology. 33 (4): 423–458. 2003. doi:10.1080/10643380390245002

[11] «How do air bags work?». Scientific American. Consultado em 22 de setembro de 2016

[12] Solid Propellant Gas Generators: An Overview and Their Application to Fire Suppression (Relatório). NIST. 28 de junho de 1995. NISTIR 5766

[13] Lord Barnby (16 de julho de 1941). «PRODUCER GAS FOR TRANSPORT. (Hansard, 16 July 1941)». Hansard.millbanksystems.com. Consultado em 26 de maio de 2014

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