Течен водород: свойства и приложения

Течният водород е едно от общото състояние на водорода. Газовото и твърдото състояние на този елемент също се отличава. И ако газовата форма е добре позната на мнозина, тогава другите две крайни състояния предизвикват въпроси.

история

Течен водород се получава едва през 30-те години на миналия век, но преди това химията е изминала дълъг път в разработването на този метод за съхранение на газове и приложения.

Изкуствено охлаждане експериментално започна да се прилага в средата на осемнадесети век в Англия. През 1984 г. те получават втечнен серен диоксид и амоняк. Въз основа на тези изследвания първият хладилник е разработен двадесет години по-късно, а тридесет години по-късно Перкинс форматира официалния патент за своето изобретение. През 1851 г. от другата страна на Атлантическия океан Джон Гори обяви правата си да създаде климатик.

Въпросът се отнася до водорода едва през 1885 г., когато в статията си полякът Вроблевски обявява факта, че точка на кипене Този елемент е равен на 23 Келвин, пиковата температура е 33 Келвин и критичното налягане е 13 атмосфери. След това изявление Джеймс Деувър се опита да създаде течен водород в края на 19 век, но не успя да получи стабилно вещество.

Физични свойства

това агрегатно състояние характеризиращ се с много ниска плътност на материята - стотни грама на кубичен сантиметър. Това прави възможно използването на сравнително малки контейнери за съхраняване на течен водород. Точката на кипене е само 20 Келвина (-252 градуса по Целзий), а това вещество замръзва вече при 14 Келвин.

Течността няма мирис, цвят и вкус. Смесването му с кислород може да доведе до експлозия в половината от случаите. Когато достигне точката на кипене, водородът се превръща в газообразно състояние и обемът му се увеличава с 850 пъти.

След втечняването водородът се поставя в изолирани контейнери, които поддържат ниско налягане и температура в диапазона от 15 до 19 Келвин.

Разпространение на водорода

Течният водород се произвежда изкуствено и не се среща в естествената среда. Ако не вземем предвид обобщените състояния, водородът е най-честият елемент не само на планетата Земя, но и във Вселената. Състои се от звезди (включително нашето Слънце), те са пълни с пространство между тях. Водородът участва в реакциите на термоядрен синтез и може също да образува облаци.

В земната кора, този елемент заема само около един процент от общото количество материя. Нейната роля в нашата екосистема може да бъде оценена от факта, че броят на водородните атоми в количеството е второ място само до кислорода. На нашата планета, на практика всички резерви на Н.₂ са в обвързано състояние. Водородът е неразделна част от всички живи същества.

използването на

Течен водород (температура Celsius -252 градуса) се използва под формата на форма за съхраняване на бензин и други производни на рафинирането на нефт. Освен това в момента се разработват транспортни концепции, които могат да използват втечнен водород като гориво вместо природен газ. Това ще намали разходите за добив и ще намали емисиите в атмосферата. Но докато не бе намерен оптималният дизайн на двигателя.

Течният водород се използва активно от физиците като охладител при експериментите с неутрони. Тъй като масата на елементарните частици и водородното ядро ​​са практически равни, енергийният обмен между тях е много ефективен.

Предимства и препятствия

Течният водород позволява да се забави нагряването на атмосферата и да се намали количеството парникови газове, ако се използва като гориво за автомобили. Когато взаимодейства с въздуха (след преминаване през двигателя с вътрешно горене), ще се образува вода и малко количество азотен оксид.

Тази идея обаче има свои собствени трудности, например метод за съхраняване и транспортиране на газ, както и повишен риск от възпламеняване или дори експлозия. Дори при условие, че са взети всички предпазни мерки, изпарението на водорода не може да бъде предотвратено.

Ракетно гориво

Течният водород (температура на съхранение до 20 Келвин) е един от компонентите ракетно гориво. Той има няколко функции:

1. Охлаждане на компонентите на двигателя и защита на дюзата от прегряване.
2. Осигуряване на сцепление след смесване с кислород и нагряване.

модерен ракетни двигатели работа върху комбинация от водород-кислород. Това помага да се постигне необходимата скорост, за да се преодолее привличането на земята и същевременно да се запазят всички части на самолета, без да се излагат на прекомерни температури.

В момента има само една ракета, която използва водорода напълно като гориво. В повечето случаи е необходим течен водород за разделяне на горните етапи на ракетите или на тези устройства, които ще прекарват по-голямата част от работата си във вакуум. От изследователите дойдоха предложения да се използва половината от замразената форма на този елемент, за да се увеличи плътността му.