Flüssiger Wasserstoff ist einer der Aggregatzustände von Wasserstoff. Es gibt auch einen gasförmigen und festen Zustand dieses Elements. Und wenn die gasförmige Form vielen bekannt ist, dann werfen die beiden anderen Extremzustände Fragen auf.
Verlauf
Flüssiger Wasserstoff wurde erst in den 30er Jahren des letzten Jahrhunderts gewonnen, aber davor hat die Chemie diese Methode der Gasspeicherung und -anwendung sehr gut beherrscht.
Künstliche Kühlung begann Mitte des 18. Jahrhunderts in England experimentell eingesetzt zu werden. 1984 wurden verflüssigtes Schwefeldioxid und Ammoniak erh alten. Basierend auf diesen Studien wurde zwanzig Jahre später der erste Kühlschrank entwickelt und dreißig Jahre später meldete Perkins ein offizielles Patent für seine Erfindung an. 1851 beanspruchte John Gorey auf der anderen Seite des Atlantischen Ozeans das Recht, eine Klimaanlage zu bauen.
Zu Wasserstoff kam es erst 1885, als der Pole Wroblewski in seinem Artikel bekannt gab, dass der Siedepunkt dieses Elements 23 Kelvin, die Spitzentemperatur 33 Kelvin und der kritische Druck 13 Atmosphären beträgt. Nach dieser Aussage versuchte James Dewar, flüssigen Wasserstoff herzustellenEnde des 19. Jahrhunderts, aber er bekam keine stabile Substanz.
Physikalische Eigenschaften
Dieser Aggregatzustand zeichnet sich durch eine sehr geringe Materiedichte aus - Hundertstel Gramm pro Kubikzentimeter. Dadurch ist es möglich, relativ kleine Behälter zur Speicherung von flüssigem Wasserstoff zu verwenden. Der Siedepunkt beträgt nur 20 Kelvin (-252 Grad Celsius), und diese Substanz gefriert bereits bei 14 Kelvin.
Die Flüssigkeit ist geruchlos, farblos und geschmacklos. Das Mischen mit Sauerstoff kann in der Hälfte der Zeit zu einer Explosion führen. Beim Erreichen des Siedepunktes geht Wasserstoff in einen gasförmigen Zustand über und sein Volumen nimmt um das 850-fache zu.
Nach der Verflüssigung wird der Wasserstoff in isolierte Behälter gefüllt, die bei niedrigem Druck und Temperaturen zwischen 15 und 19 Kelvin geh alten werden.
Wasserstoffreichtum
Flüssiger Wasserstoff wird künstlich hergestellt und kommt in der Natur nicht vor. Wenn wir Aggregatzustände nicht berücksichtigen, dann ist Wasserstoff das häufigste Element nicht nur auf dem Planeten Erde, sondern auch im Universum. Sterne (einschließlich unserer Sonne) bestehen daraus, der Raum zwischen ihnen ist damit gefüllt. Wasserstoff ist an Fusionsreaktionen beteiligt und kann auch Wolken bilden.
In der Erdkruste macht dieses Element nur etwa ein Prozent der gesamten Materie aus. Seine Rolle in unserem Ökosystem kann durch die Tatsache gewürdigt werden, dass die Anzahl der Wasserstoffatome nur von Sauerstoff übertroffen wird. Fast alles auf unserem PlanetenReserven H2 befinden sich im gebundenen Zustand. Wasserstoff ist ein wesentlicher Bestandteil aller Lebewesen.
Verwenden
Flüssiger Wasserstoff (Temperatur -252 Grad Celsius) wird in Form einer Form zur Lagerung von Benzin und anderen Derivaten der Ölraffination verwendet. Zudem werden derzeit Transportkonzepte erstellt, die anstelle von Erdgas verflüssigten Wasserstoff als Kraftstoff verwenden könnten. Dies würde die Kosten für die Gewinnung wertvoller Mineralien senken und die Emissionen in die Atmosphäre verringern. Aber bisher wurde das optimale Motordesign nicht gefunden.
Flüssiger Wasserstoff wird von Physikern aktiv als Kühlmittel in ihren Experimenten mit Neutronen verwendet. Da die Masse des Elementarteilchens und des Wasserstoffkerns nahezu gleich sind, ist der Energieaustausch zwischen ihnen sehr effizient.
Vorteile und Hindernisse
Flüssiger Wasserstoff kann die Erwärmung der Atmosphäre verlangsamen und die Menge an Treibhausgasen reduzieren, wenn er als Kraftstoff für Autos verwendet wird. Wenn es mit Luft in Wechselwirkung tritt (nach dem Passieren eines Verbrennungsmotors), werden Wasser und eine kleine Menge Stickoxid gebildet.
Diese Idee hat jedoch ihre eigenen Schwierigkeiten, zum Beispiel die Art und Weise, wie das Gas gelagert und transportiert wird, sowie die erhöhte Entzündungs- oder sogar Explosionsgefahr. Trotz aller Vorsichtsmaßnahmen kann die Wasserstoffverdunstung nicht verhindert werden.
Raketentreibstoff
Flüssiger Wasserstoff (Lagertemperatur bis 20 Kelvin) ist einer derTreibmittelkomponenten. Es hat mehrere Funktionen:
- Motorkomponenten kühlen und die Düse vor Überhitzung schützen.
- Vorschub nach Mischung mit Sauerstoff und Erwärmung.
Moderne Raketentriebwerke werden mit einer Wasserstoff-Sauerstoff-Kombination betrieben. Dies hilft, die richtige Geschwindigkeit zu erreichen, um die Schwerkraft der Erde zu überwinden und gleichzeitig zu verhindern, dass alle Teile des Flugzeugs übermäßigen Temperaturen ausgesetzt werden.
Derzeit gibt es nur eine Rakete, die Wasserstoff als Treibstoff verwendet. In den meisten Fällen wird flüssiger Wasserstoff benötigt, um die oberen Stufen von Raketen zu trennen oder in Geräten, die die meiste Arbeit im Vakuum erledigen. Es gab Vorschläge von Forschern, eine halbgefrorene Form dieses Elements zu verwenden, um seine Dichte zu erhöhen.
