Liquid methane as a rocket propellant has been a point of interest in recent years for its favourable properties both as a fuel and coolant, as well as its potential for in-situ production. As a part of ESA’s Future Launcher Preparatory Programme, GKN Aerospace and KTH Royal Institute of Technology are undertaking the MERiT project, for the characterization of methane in rocket nozzle cooling channels, which also involves the investigation of the effects of various methane fuel components such as ethane, propane and carbon dioxide in the context of the pyrolysis stability of methane-based fuels in rocket nozzle cooling channels. The impact of these components on methane pyrolysis stability is tested using a rig that simulates rocket nozzle cooling channel conditions. Nickel 201 samples were used to achieve the catalytic pyrolysis of methane at 800 °C under 200 kPa pressure, at a flow rate of 50 ml/min. Gas chromatography and real-time sensors measured hydrogen content and other pyrolysis products, while weight measurements and visual inspections quantified carbon deposition. Increased amounts of all tested components increased pyrolysis rates, leading to higher amounts of coke formation. Carbon dioxide was found to mostly influence pyrolysis onset, and its effects are less significant in later stages of pyrolysis. Propane, compared to ethane, caused a larger increase in pyrolysis rates, with even very low propane concentrations causing significant coke deposition. However, mixtures with lower concentrations of ethane had comparable levels of coke formation to pure methane. For ethane and propane, an exponential relationship was found between the impurity levels and the integrals of measured hydrogen curves in the 0% - 10% impurity range.

Flytande metan som raketbränsle har under de senaste åren väckt intresse på grund av sina fördelaktiga egenskaper, både som bränsle och som kylmedel, samt dess potential för in situ-produktion. Som en del av ESA:s Future Launcher Preparatory Programme genomför GKN Aerospace och KTH Royal Institute of Technology MERiT-projektet för att karakterisera metan i raketmunstyckens kylkanaler. Detta innefattar även undersökning av effekterna av olika föroreningar, såsom etan, propan och koldioxid, i samband med pyrolysstabilitet hos metanbaserade bränslen i raketmunstyckens kylkanaler. Effekterna av dessa föroreningar på metanpyrolysens stabilitet testades med hjälp av en rigg som simulerar förhållandena i raketmunstyckens kylkanaler. Nickel 201-prover användes för att uppnå katalytisk pyrolys av metan vid 800 °C under ett tryck på 200 kPa, med en flödeshastighet på 50 ml/min. Gaskromatografi och realtidssensorer mätte vätehalten och andra pyrolysprodukter, medan viktmätningar och visuella inspektioner kvantifierade kolavlagringar. Ökade halter av alla testade föroreningar ökade pyrolysgraden, vilket ledde till större mängder koksbildning. Koldioxid påverkade främst pyrolysens inledning, och dess effekter var mindre betydande i senare skeden av processen. Propan, jämfört med etan, orsakade en större ökning av pyrolysgraden, där även mycket låga propankoncentrationer gav upphov till betydande koksavlagringar. Blandningar med lägre koncentrationer av etan hade däremot jämförbara nivåer av koksbildning som ren metan. För både etan och propan påvisades ett exponentiellt samband mellan föroreningsnivåerna och integralerna av de uppmätta vätekurvorna inom intervallet 0–10 % föroreningar.