السائل الهيدروجين: خصائص وتطبيقات

الهيدروجين السائل - واحدة من الدول الإجمالية للهيدروجين. تخصيص المزيد من الحالة الغازية والصلبة لهذا العنصر. وإذا كان النموذج الغازي هو مألوف للكثيرين، الدول المتطرفة المتبقيتين تثير تساؤلات.

قصة

وقد تم الحصول على الهيدروجين السائل فقط في الثلاثينات من القرن الماضي، ولكن هذه الكيمياء قد قطعت شوطا طويلا على تطوير هذا الأسلوب من تخزين الغاز والتطبيق.

بدأ التبريد تجريبيا لاستخدامها في منتصف القرن الثامن عشر في انكلترا. في عام 1984 حصل على ثاني أكسيد الكبريت المسال والأمونيا. على أساس هذه الدراسات، بعد عشرين عاما أنها وضعت في الثلاجة الأولى، وخلال ثلاثين عاما أخرى أصدرت بيركنز على براءة الرسمية لاختراعه. في عام 1851، وعلى الجانب الآخر من المحيط الأطلسي دزون غوري قال على حقوق الخلق من أجهزة تكييف الهواء.

لالهيدروجين أنه جاء فقط في عام 1885، عندما أعلن القطب Wroblewski في مقالته أن درجة غليان هذا العنصر هي 23 كلفن، ودرجة الحرارة ذروتها - 33 كلفن، والضغط الحرج هو 13 الاجواء. بعد هذا البيان لخلق الهيدروجين السائل حاول Dzheyms Dyuar في أواخر القرن ال19، إلا أن الاستقرار في مادة لم يحدث.

الخصائص الفيزيائية

هذه الدولة الإجمالية تتميز مادة منخفضة جدا كثافة - المئات غرام لكل سنتيمتر مكعب. وهذا يجعل من الممكن استخدام حاويات صغيرة نسبيا لتخزين الهيدروجين السائل. نقطة الغليان ليست سوى 20 كلفن (-252 درجة مئوية)، وهذه المادة تجمد بالفعل في 14 درجة كلفن.

السائل ليس له رائحة ولون وطعم. خلطه مع الأكسجين قد يسبب الانفجار نصف الحالات. عند الوصول إلى نقطة الغليان من الهيدروجين يذهب الى الحالة الغازية وزيادة حجمه 850 مرة.

بعد وضع تسييل الهيدروجين في حاويات معزولة، الذي تدعمه ضغط منخفض ودرجة الحرارة في نطاق 15-19 كلفن.

الهيدروجين انتشار

يتم إنتاج الهيدروجين السائل بشكل مصطنع وفي بيئة طبيعية لا تحدث. إذا كنت لا تأخذ في الاعتبار الدول الإجمالية، والهيدروجين - العنصر الأكثر وفرة ليس فقط على الأرض ولكن في جميع أنحاء الكون. وهو يتألف من النجوم (بما في ذلك شمسنا)، فإنها تملأ المسافة التي تفصل بينهما. الهيدروجين وتشارك في التفاعلات الاندماجية، ويمكن أن تشكل سحابة.

القشرة الأرضية يحتل هذا العنصر في المئة فقط من المبلغ الإجمالي للمادة. يمكن تقدير دوره في نظامنا البيئي من حقيقة أن عدد ذرات الهيدروجين في الثانية الرقم فقط للأوكسجين. على كوكبنا، لا بد تقريبا جميع أسهم H _2. الهيدروجين - مكون من جميع الكائنات الحية.

استخدام

ويستخدم الهيدروجين السائل (درجة حرارة -252 درجة مئوية)، وقالب لتخزين البنزين وغيره من المشتقات النفطية المكررة. علاوة على ذلك، أنشأت حاليا مفهوم النقل التي يمكن أن تستخدم الهيدروجين المسال كوقود بدلا من الغاز الطبيعي. وهذا من شأنه تقليل تكاليف الإنتاج من الموارد القيمة وتخفيض الانبعاثات. ولكن طالما أن التصميم الأمثل للمحرك ولم يتم العثور عليه.

يستخدم على نطاق واسع الهيدروجين السائل بمثابة الفيزياء التبريد في تجاربهم مع النيوترونات. منذ كتلة الجسيمات الأولية ونواة الهيدروجين متساوية من الناحية العملية، وتبادل الطاقة therebetween فعالة جدا.

فوائد ومعوقات

تمكن الهيدروجين السائل التسخين البطيء للغلاف الجوي وتقلل من كمية الغازات المسببة للاحتباس الحراري، إذا ما استخدمت كوقود للسيارات. في تفاعلها مع الهواء (بعد أن تمر عبر محرك الاحتراق الداخلي) سوف تنتج المياه وكميات ضئيلة من أكسيد النيتريك.

ومع ذلك، هذه الفكرة لها مشكلاتها الخاصة، على سبيل المثال، طريقة تخزين الغاز والنقل، فضلا عن زيادة خطر نشوب حريق أو حتى انفجار. وحتى لو افترضنا أن جميع التدابير الاحترازية لمنع تبخر الهيدروجين غير ممكن.

دافع

الهيدروجين السائل (درجة حرارة تخزين ما يصل إلى 20 كلفن) هو مكون من بالوقود. لها عدة وظائف:

1. تبريد مكونات المحرك وحماية فوهة من الانهاك.
2. تأمين قضبان بعد خلط مع الأكسجين والتدفئة.

الحديثة محركات الصواريخ تعمل على مزيج من الهيدروجين والأوكسجين. وهذا يساعد على تحقيق السرعة المطلوبة للتغلب على جاذبية الأرض، وإلى إبقاء جميع الطائرات من دون تعريضهم لعمل درجات الحرارة القصوى.

حاليا لا يوجد سوى صاروخ واحد، والذي يستخدم بشكل كامل الهيدروجين كوقود. في معظم الحالات، مطلوب الهيدروجين السائل لفصل المراحل العليا، أو تلك الأجهزة التي تحمل أكثر من عمل في الخلاء. من الباحثين كانوا اقتراحات لاستخدام النموذج نصف المجمدة العنصر من أجل زيادة كثافته.