Химический генератор кислорода — это устройство, которое выделяет кислород посредством химической реакции . Источником кислорода обычно является неорганический супероксид , [1] хлорат или перхлорат . Озониды также являются перспективной группой источников кислорода. Генераторы обычно воспламеняются ударником , а химическая реакция обычно экзотермическая , что делает генератор потенциально пожароопасным . Супероксид калия использовался в качестве источника кислорода в ранних пилотируемых миссиях советской космической программы , на подводных лодках для использования в чрезвычайных ситуациях, для пожарных и для спасения горняков .
Коммерческие самолеты обеспечивают пассажиров аварийным кислородом для их защиты в случае потери давления в салоне. Химические генераторы кислорода не используются для экипажа кабины, который обычно снабжается с помощью баллонов со сжатым кислородом, также известных как кислородные баллоны. В узкофюзеляжных авиалайнерах для каждого ряда сидений были верхние кислородные маски и генераторы кислорода. В некоторых широкофюзеляжных авиалайнерах, таких как DC-10 и IL-96 , баллоны и кислородные маски установлены в верхней части спинок сидений, поскольку потолок находится слишком высоко над пассажирами. Если происходила декомпрессия, панели открывались либо автоматическим реле давления, либо ручным реле, и маски сбрасывались. Когда пассажиры тянули маску вниз, они удаляли удерживающие штифты и запускали выработку кислорода.
Ядро окислителя — хлорат натрия ( Na Cl O 3 ), смешанный с менее чем 5 процентами перекиси бария ( Ba O 2 ) и менее чем 1 процентом перхлората калия ( K Cl O 4 ). Взрывчатое вещество в капсюле — это взрывчатая смесь стифната свинца и тетразена . Химическая реакция экзотермическая, и внешняя температура контейнера достигает 260 °C (500 °F). Он будет вырабатывать кислород в течение 12–22 минут. [2] [3] Двухмасочный генератор имеет диаметр приблизительно 63 мм (2,5 дюйма) и длину 223 мм (8,8 дюйма). Трехмасочный генератор имеет диаметр приблизительно 70 мм (2,8 дюйма) и длину 250 мм (9,8 дюйма).
11 мая 1996 года случайная активация неправильно отправленных просроченных генераторов, 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 сиденья DC-10, которое перевозилось в грузовом отсеке на ремонтную станцию. Погибших и пострадавших не было, поскольку в самолете не было пассажиров, когда вспыхнул пожар. [5] [6]
Хлоратная свеча, или кислородная свеча , представляет собой цилиндрический химический генератор кислорода, содержащий смесь хлората натрия и железного порошка, которая при поджигании тлеет при температуре около 600 °C (1100 °F), производя хлорид натрия , оксид железа и кислород с фиксированной скоростью около 6,5 человеко-часов на килограмм смеси. Смесь имеет неограниченный срок годности при правильном хранении: свечи хранятся в течение 20 лет без снижения выхода кислорода. Термическое разложение высвобождает кислород. Горящее железо обеспечивает тепло. Свеча должна быть обернута в теплоизоляцию для поддержания температуры реакции и защиты окружающего оборудования. Ключевая реакция: [7]
В кислородных свечах также можно использовать хлорат калия и лития , а также перхлораты натрия , калия и лития .
Взрыв, вызванный одной из этих свечей, убил двух моряков Королевского флота на атомной подводной лодке HMS Tireless (S88) в Арктике 21 марта 2007 года. [8] Свеча была загрязнена гидравлическим маслом, из-за чего смесь взорвалась, а не загорелась. [9] [ проверка не удалась ]
В генераторе кислорода Vika, используемом на некоторых космических кораблях, источником кислорода является перхлорат лития . При температуре 400 °C (750 °F) он выделяет 60% своего веса в виде кислорода : [10]
Достижения в области технологий предоставили промышленные системы генераторов кислорода для использования там, где доступен воздух и желательна более высокая концентрация кислорода. Адсорбция при переменном давлении (PSA) включает в себя материал, называемый молекулярным ситом, для разделения газа. В случае генерации кислорода сито на основе цеолита вызывает предпочтительную адсорбцию азота. [ необходима цитата ] Чистый, сухой воздух пропускается через слои сита на генераторе кислорода, производя газ, обогащенный кислородом. Также используется мембранное оборудование для разделения азота .
Химические генераторы кислорода используются в самолетах , дыхательных аппаратах пожарных и горноспасателей, подводных лодках и везде, где необходим компактный аварийный генератор кислорода с длительным сроком хранения. Обычно они содержат устройство для поглощения углекислого газа , иногда фильтр, заполненный гидроксидом лития ; килограмм LiOH поглощает около половины килограмма CO2 .