Darf ich einfach einmal ein wenig "Schleichwerbung" machen?
Was Wasserraketen angeht, findet ihr mit Sicherheit eine Menge Know-How und Erfahrung in der entsprechenden Subsection von www.raketenmodellbau.org ,mich findet man dort übrigens auch
Gleich Vorweg: Die Lavaldüse könnt ihr fürs erste knicken, zumindest als Hauptdüse, für das Vorentspannen des CO2 dürfte sie aber (mangels Schubwirkung) nicht wirklich viel bringen.
Dann zu dem Vorurteil, dass eine unmodifizierte Plastikflasche nicht mehr als acht Bar hergibt: Mehrweg-PETs können bis 16 Bar und mehr halten. KÖNNEN!
Im sicheren Bereich hält man sich bei 10-12 Bar auf, die Werte sind abhängig vom Alter und der Abnutzung der Flasche.
Jetzt wird es aber erst richtig Interessant:
Problem 1: Das Vereisen
Problem 1 könnte man eventuell dadurch "austricksen", dass man die recht hohe Wärmekapazität von Wasser ausnutzt ... und das Ventil mit dem Wasser warmhält. Problem: Friert die "Heizung" zu, ist endgültig Feierabend.
Jetzt kommt aber das gemeine Problem 2, welches eurem Projekt leider den Gar aus macht:
Nämlich das sich CO2 unter Druck im Wasser löst und dann als die euch wohlbekannte Kohlensäure in Erscheinung tritt. Ein (Groß-)Teil des Drucks verflüchtigt sich also und gast erst nach der Düse wieder aus.
Für Interessierte die Chemie dahinter: http://www.drak.de/de/info/kohlendioxid/chemie.html
Wer dennoch weitermachen will, kann dem Diagramm entnehmen, wie viel CO2 zusätzlich benötigt wird, um das Wasser zu sättigen.

mfG
Markus