Химический генератор кислорода — это устройство, которое выделяет кислород посредством химической реакции . Источником кислорода обычно является неорганический супероксид , [1] хлорат или перхлорат ; озониды — перспективная группа источников кислорода. Генераторы обычно воспламеняются от ударника , а химическая реакция обычно экзотермическая , что делает генератор потенциально опасным для возгорания . Супероксид калия использовался в качестве источника кислорода в первых пилотируемых миссиях советской космической программы , на подводных лодках для использования в чрезвычайных ситуациях, для пожарных и для горноспасательных операций .
Коммерческие самолеты обеспечивают пассажиров аварийным кислородом , чтобы защитить их в случае потери давления в салоне. Химические генераторы кислорода не используются для экипажа в кабине, который обычно снабжается баллонами со сжатым кислородом, также известными как кислородные баллоны. В узкофюзеляжных авиалайнерах для каждого ряда сидений имелись верхние кислородные маски и кислородные генераторы. В некоторых широкофюзеляжных авиалайнерах, таких как ДС-10 и Ил-96 , баллоны и кислородные маски устанавливались в верхней части спинок сидений, поскольку потолок над пассажирами располагался слишком высоко. Если происходила декомпрессия, панели открывались либо автоматическим переключателем давления, либо ручным переключателем, и маски отпускались. Когда пассажиры натянули маску, они удалили удерживающие штифты и включили выработку кислорода.
Ядро окислителя представляет собой хлорат натрия (NaClO3 ) , который смешан с менее чем 5 процентами пероксида бария ( BaO2 ) и менее чем 1 процентом перхлората калия ( KClO4 ) . Взрывчатое вещество в капсюле представляет собой взрывчатую смесь стифната свинца и тетразена . Химическая реакция является экзотермической, и внешняя температура канистры достигнет 260 °C (500 °F). Он будет производить кислород в течение 12–22 минут. [2] [3] Генератор с двумя масками имеет диаметр примерно 63 мм (2,5 дюйма) и длину 223 мм (8,8 дюйма). Генератор с тремя масками имеет диаметр примерно 70 мм (2,8 дюйма) и длину 250 мм (9,8 дюйма).
Случайная активация неправильно доставленных генераторов с истекшим сроком годности, ошибочно помеченных как пустые, стала причиной крушения рейса 592 авиакомпании ValuJet Airlines , в результате чего погибли все находившиеся на борту. [4] Самолет ATA DC-10, рейс 131, также был уничтожен во время стоянки в аэропорту О'Хара 10 августа 1986 года. Причиной стала случайная активация кислородного баллона, находившегося в задней части сломанного DC-10. сиденье, отправляемое в грузовом отсеке на ремонтную станцию. Погибших и пострадавших нет, поскольку в момент возникновения пожара в самолете не было пассажиров. [5]
Хлоратная свеча, или кислородная свеча , представляет собой цилиндрический химический генератор кислорода, содержащий смесь хлората натрия и железного порошка, которая при воспламенении тлеет при температуре около 600 °C (1112 °F), образуя хлорид натрия , оксид железа и фиксированная норма около 6,5 человеко-часов кислорода на килограмм смеси. Смесь имеет бессрочный срок годности при правильном хранении: свечи хранятся 20 лет без снижения выхода кислорода. При термическом разложении выделяется кислород. Горящее железо дает тепло. Свечу необходимо обернуть теплоизоляцией для поддержания температуры реакции и защиты окружающего оборудования. Ключевая реакция: [6]
Хлорат калия и лития , а также перхлораты натрия , калия и лития также можно использовать в кислородных свечах.
В результате взрыва одной из этих свечей 21 марта 2007 года в Арктике погибли два моряка Королевского флота на атомной подводной лодке HMS Tireless (S88) . [7] Свеча была загрязнена гидравлическим маслом, что привело к образованию смеси. скорее взорваться, чем сгореть. [8]
В генераторе кислорода «Вика» , используемом на некоторых космических кораблях, источником кислорода является перхлорат лития . При 400 °C он выделяет 60% своего веса в виде кислорода : [9]
Достижения в области технологий позволили использовать промышленные системы генераторов кислорода там, где доступен воздух и требуется более высокая концентрация кислорода. Адсорбция при переменном давлении (PSA) включает в себя материал, называемый молекулярным ситом, для разделения газов. В случае генерации кислорода сито на основе цеолита обеспечивает преимущественную адсорбцию азота. [ нужна цитата ] Чистый, сухой воздух проходит через сито генератора кислорода, производя газ, обогащенный кислородом. Также используется мембранное оборудование для отделения азота .
Химические генераторы кислорода используются в самолетах , дыхательных аппаратах пожарных и горноспасателей, на подводных лодках и везде, где необходим компактный аварийный генератор кислорода с длительным сроком хранения. Обычно они содержат устройство для поглощения углекислого газа , иногда фильтр, наполненный гидроксидом лития ; килограмм LiOH поглощает около полукилограмма CO 2 .