Uso del ozono como oxidante

La energía de enlace de O 2 es 498 kJ/mol . La energía de enlace de O 3 es 364 kJ/mol .

Eso significa que la energía para descomponer las partículas en 3 moles de oxígeno monoatómico (que luego se une al combustible para liberar energía) es de 747 kJ para O 2 y solo 364kJ para O 3 . Estás ahorrando 127kJ/mol de O utilizando ozono en lugar de oxígeno diatómico.

Se producen 241,8 kJ de excedente de energía quemando un mol de hidrógeno utilizando (medio mol de) O 2 . ¡Parece que usar ozono podría reducir esto a más de la mitad! ¿50% mejor energía específica del combustible LFO?

... ¿Por qué no estamos haciendo esto? ¿Por qué el ozono no es al menos una parte considerable de la composición oxidante? ¿O cometí un error en alguna parte? ¿O el ozono es tan difícil de obtener o tan desagradecido que no vale la pena el dolor de cabeza?

Estás sobreestimando enormemente el efecto de la energía de enlace en el impulso específico. Busque los impulsos específicos en la literatura y encontrará números menos emocionantes; no es que no se haya probado, solo que las ganancias no superan las complicaciones.
@Durandal: No creo que lo esté subestimando. Claro, escala con la raíz cuadrada de la energía específica, pero luego la masa de lanzamiento escala con el exponente de ISp, lo que significa que una pequeña ganancia en ISp es una gran ganancia en la masa de lanzamiento. Y esta es una situación única en la que podemos mejorar considerablemente el ISp de los motores químicos de alto empuje, cuyo combustible actualmente es la mayor parte de la masa de lanzamiento. Por supuesto, la naturaleza explosiva del ozono es un poco fastidio...

Respuestas (2)

El libro '¡Encendido!' cuenta la historia de la investigación de propulsores y tiene esto que decir sobre el ozono de la página 112 disponible aquí

Porque tiene sus inconvenientes. El menor de ellos es que es al menos tan tóxico como el flúor. (¡Las personas que hablan del olor vigorizante del ozono nunca se han encontrado con una concentración real de él!) Mucho más importante es el hecho de que es inestable, tan asesino. A la menor provocación ya veces sin motivo aparente, puede revertirse explosivamente al oxígeno. Y esta reversión está catalizada por el agua, el cloro, los óxidos metálicos, los álcalis —y, al parecer, por ciertas sustancias que no han sido identificadas—. En comparación con el ozono, el peróxido de hidrógeno tiene la sensibilidad de un luchador de peso pesado. Dado que el ozono puro era tan letal, el trabajo se concentró en soluciones de ozono en oxígeno, que se esperaba que fueran menos peligrosas.

La lectura adicional de ese capítulo explicará más los problemas relacionados con el ozono. Uno de los principales problemas fue que cuando se mezclaba con O2 para aumentar la estabilidad y reducir la toxicidad al 75 % de O2 y al 25 % de O3, tendía a separarse del O2, que tiene un punto de ebullición más bajo (a 90 K en comparación con el ozono a 161 K), lo que en efecto destilaba en concentraciones cada vez más altas de ozono, por lo que volvemos al producto más volátil y tóxico. (consulte la página 113 de Ignition para obtener esta información)

En conclusión, a partir de la página 114

Porque el ozono todavía explota. Algunos investigadores creen que las explosiones son iniciadas por rastros de peróxidos orgánicos en el material, que provienen de rastros, digamos, de aceite en el oxígeno del que está hecho. Otros trabajadores están convencidos de que explotar es la naturaleza del ozono, y otros están seguros de que el pecado original tiene algo que ver con eso. Entonces, aunque la investigación sobre el ozono ha continuado de manera irregular, quedan muy pocos verdaderos creyentes, que todavía están convencidos de que el ozono, de alguna manera, algún día, se hará realidad. No soy uno de ellos.

Vale la pena leer ese libro, incluso si es un poco pesado en la química.
Es un libro fantástico, y aunque habla de toda la química detrás de la investigación, se lee más como una persona que te cuenta una historia que como un libro de texto seco. De hecho, tuve que contenerme para no reírme repetidamente mientras leía.
Ah, 'Ignition!', siempre estoy feliz cuando aparece ese hermoso libro.
"He oído que ningún motor funciona con la mezcla". tenga en cuenta que esto se refiere específicamente a las mezclas de ozono y harina, no al ozono en general.
@PeterGreen Editaré esa parte de la cita (este fue un intento de hacer que el párrafo fuera más legible, pero parece que he cambiado el significado)

El ozono no es estable, el almacenamiento en forma líquida como una solución en LOX requiere estabilizadores. Oxidará la mayoría de los metales. Una mezcla gaseosa de ozono y oxígeno puede descomponerse de forma explosiva. Y es venenoso en bajas concentraciones. Nadie quiere tales gases de ebullición en la plataforma de lanzamiento. Consulte https://en.wikipedia.org/wiki/Ozone

La reputación del ozono como gas "venenoso" es quizás demasiado simplista cuando se expresa así. Tiene muchos usos beneficiosos , como destruir bacterias, hongos, tumores, virus y ayudar a los atletas a rendir mejor cuando se inyecta directamente en el cuerpo.
@CPHPython Ese enlace enfatiza que el ozono es responsable de una cantidad de muertes en el entorno médico, y casi todos los usos del ozono son mejor atendidos por otras sustancias, especialmente alrededor de las personas.