ガス発生器

ガス発生器は、 ガスを発生させる装置です。ガス発生器は、加圧ガスの貯蔵が望ましくないか非実用的である場合、化学反応により、または固体または液体源からガスを生成する場合があります。

この用語は、ロケット推進剤を使用して大量のガスを生成するデバイスを指すことがよくあります。ガスは通常、ロケットエンジンのように推力を提供するのではなく、タービンを駆動するために使用されます。このタイプのガス発生器は、ロケットエンジンのターボポンプに動力を供給するために使用され、発電機や油圧ポンプに動力を供給するために一部の補助動力装置によって使用されます。

この用語のもう1つの一般的な使用法は、ガス発生器を使用して販売用のガス状化学物質を生産する産業ガス産業です。たとえば、化学酸素発生器は、長期間にわたって制御された速度で呼吸可能な酸素を供給します。第二次世界大戦中、ガソリン不足を軽減する方法として、コークスを生産者ガスに変換する携帯用ガス発生器が車両の動力として使用されました。

他のタイプには、特定の量の不活性ガスを迅速に生成するように設計された自動車エアバッグのガス発生器が含まれます。

一般的なアプリケーション

電源として

V-2ロケットは、ガスジェネレーターとして液体過マンガン酸ナトリウム触媒溶液で分解した過酸化水素を使用しました。これは、ターボポンプを駆動して主要なLOXエタノール推進剤を加圧するために使用されました。サターンV F-1およびスペースシャトルのメインエンジンでは、主推進薬の一部が燃焼してターボポンプを駆動しました（ガスジェネレーターサイクルと段階燃焼サイクルを参照）。これらの設計のガス発生器は、燃料の豊富な混合物を使用して、火炎温度を比較的低く保ちます。

スペースシャトルの補助動力装置とF-16緊急動力装置（EPU）は、ヒドラジンを燃料として使用します。ガスは、油圧ポンプを駆動するタービンを駆動します。 F-16 EPUでは、発電機も駆動します。

ガスジェネレーターは魚雷の動力にも使用されています。たとえば、米国海軍のマーク16魚雷は、過酸化水素を使用していました。

過酸化水素の濃厚溶液は高試験過酸化物として知られており、分解して酸素と水（蒸気）を生成します。

2 H2O2→2 H2O + O2

ヒドラジンは窒素と水素に分解します。反応は強く発熱し、少量の液体から大量の高温ガスを生成します。

3 N2H4→4 NH3 + N2
N2H4→N2 + 2 H2
4 NH3 + N2H4→3 N2 + 8 H2

多くの固体ロケット推進薬組成物は、ガス発生器として使用できます。

インフレと消火

多くの自動車エアバッグは、膨張のためにアジ化ナトリウムを使用しています（2003年現在）。少量の火工品の電荷が分解を引き起こし、窒素ガスを生成し、エアバッグを約30ミリ秒で膨張させます。米国の典型的なエアバッグには、130グラムのアジ化ナトリウムが含まれています。

同様のガス発生器が消火に使用されます。

アジ化ナトリウムは発熱によりナトリウムと窒素に分解します。

2NaN3⟶2Na+ 3N2 {\ displaystyle {\ ce {2 NaN3-> 2 Na + 3 N2}}}

結果として生じるナトリウムは有害であるため、他の材料、例えば硝酸カリウムやシリカを添加して、ケイ酸塩ガラスに変換します。

酸素発生

化学酸素発生器は、長期間にわたって制御された速度で呼吸可能な酸素を供給します。ナトリウム、カリウム、リチウムの塩素酸塩と過塩素酸塩が使用されます。

燃料ガスの生成

コークスまたは他の炭素質材料を生産ガスに変換する装置は、産業用燃料ガスの供給源として使用できます。このタイプの携帯用ガス発生器は、ガソリン不足を緩和する方法として、第二次世界大戦中に車両に電力を供給するために使用されました。