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 Pile à combustible sur moteur hydrolox

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phenix


phenix

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MessageSujet: Pile à combustible sur moteur hydrolox   Pile à combustible sur moteur hydrolox EmptyVen 26 Oct 2018 - 19:51

en me penchant sur le design d'electron, j'ai commencé a fléchire a un truc( on verra plus part si il est intéressante d'y réfléchie).  en gros l'idée est de affranchie du générateur de gaz des moteur hydrolox en utilisant des piles a combustible et des moteur électrique pour faire tourné les turbopompe. 
bon pour l'instant, a vu de nez ça a pas l'air bénéfique, mais j'aimerais plus d'info avant de tranché. 


je me suis basé sur un moteur vulcain 1er generation (pour lequel on a le plus d'info). 
on a besoin de 15,7MW pour les deux turbopompes , avec un rendement du système (pile+cable+moteur) de 60 % (avec des réservoir a hydrogène peut fait du supraconducteur?) on a besoin de (puissance/(densité énergétique*0,8) 212g d’hydrogène par seconde pour alimenté la pile. Le debit massique d’ergols dans le moteur (pousse/(isp*9,81)) est de 317kg/s , donc 52 d’hydrogène.  On dit que 3% donc 1,56kg d’hydrogène par seconde certes a refroidir la chambre de combustion. on aurait donc besoin de 13% de se débit pour alimenté notre pile se qui en laisse suffisamment pour continuer a pressuriser le réservoir d’hydrogène (?). En plus avec de l’hydrogène chaud on peut utiliser des piles a combustible a haute température qui ,de se que j'ai compris, marche mieux que a froid(?). pour l’oxygène, peut être qu'au début on peut utilisé l’oxygène atmosphérique (donc diminuer légèrement la masse d’oxygène emporté)

Pour les masses quelqu'un a des valeurs approximative de :
la masse du générateur de gaz d'un vulcain
la masse/kw de pile a combustible
la masse/kw de moteur électrique

Pour les bénéfices , il y a (liste a complété si vous avait des idées)
rendement peut être meilleur que le générateur de gaz (donc économie d'un peu d'ergol) mais voir si cette masse d'eau en sortie est suffisante pour permettre le refroidisement du col de tuyere 
simplicité car le générateur de gaz est une pièce particulièrement complexe
augmenté la durée de vie du moteur donc permet une meilleur réutilisation
....
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Giwa
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MessageSujet: Re: Pile à combustible sur moteur hydrolox   Pile à combustible sur moteur hydrolox EmptyVen 26 Oct 2018 - 23:40

La fusée Electron  de Rocketlab utilise des pompes électriques ; mais ces pompes sont alimentées par des batteries.
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phenix


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MessageSujet: Re: Pile à combustible sur moteur hydrolox   Pile à combustible sur moteur hydrolox EmptySam 27 Oct 2018 - 9:50

Justement, l'idée est de faire pareil, mais au lieu de lourds batterie (2MJ/kg actuellement pour les meilleur anaérobie) on utilise l’hydrogène (123MJ/kg) qu'on a déjà a disposition.
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MessageSujet: Re: Pile à combustible sur moteur hydrolox   Pile à combustible sur moteur hydrolox EmptySam 27 Oct 2018 - 11:12

phenix a écrit:
Justement, l'idée est de faire pareil, mais au lieu de lourds batterie (2MJ/kg actuellement pour les meilleur anaérobie) on utilise l’hydrogène (123MJ/kg) qu'on a déjà a disposition.
L’idée est intéressante. Elle le serait encore plus pour des fusées réutilisables car le platine qui sert de catalyseur est précieux.
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phenix


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MessageSujet: Re: Pile à combustible sur moteur hydrolox   Pile à combustible sur moteur hydrolox EmptySam 27 Oct 2018 - 12:07

phenix a écrit:
augmenté la durée de vie du moteur donc permet une meilleur réutilisation

Giwa a écrit:


L’idée est intéressante. Elle le serait encore plus pour des fusées réutilisables car le platine qui sert de catalyseur est précieux.

C'est l'idée, surtout qu'avec le col de tuyère, le générateur de gaz doit être une des pièces qui souffre le plus , en plus sa réduit les inspections
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hypocampe


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MessageSujet: Re: Pile à combustible sur moteur hydrolox   Pile à combustible sur moteur hydrolox EmptySam 27 Oct 2018 - 12:33

L’idee Est intéressante mais sinon pour résoudre ces mêmes problèmes ont peut utiliser des cycles thermodynamique diffèrent type expander comme le Vinci qui ne nécessite pas de générateur de gaz
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led




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MessageSujet: Re: Pile à combustible sur moteur hydrolox   Pile à combustible sur moteur hydrolox EmptyDim 28 Oct 2018 - 4:08

Une partie des réponses que tu cherches peut se trouver sur la page wikipédia Power-to-weight ratio.
On y voit que la meilleure pile à combustible a un ratio de 1.5 kW/kg (probablement sans les accessoires) et le meilleur moteur électrique a un ratio de 10kW/kg.
Ce qui pour 15,7MW nous donne 10 tonnes de pile à combustible et 1.5 tonnes de moteur électrique.
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