Sıvı hidrojen, hidrojenin kümelenme hallerinden biridir. Bu elementin gaz ve katı hali de vardır. Ve eğer gazlı form birçok kişi tarafından iyi biliniyorsa, o zaman diğer iki aşırı durum da soru işaretleri yaratıyor.
Tarih
Sıvı hidrojen sadece geçen yüzyılın otuzlu yaşlarında elde edildi, ancak ondan önce kimya, bu gaz depolama ve uygulama yönteminde ustalaşmada uzun bir yol kat etti.
Yapay soğutma, İngiltere'de on sekizinci yüzyılın ortalarında deneysel olarak kullanılmaya başlandı. 1984 yılında sıvılaştırılmış kükürt dioksit ve amonyak elde edildi. Bu çalışmalara dayanarak, yirmi yıl sonra ilk buzdolabı geliştirildi ve otuz yıl sonra Perkins, icadı için resmi bir patent başvurusunda bulundu. 1851'de, Atlantik Okyanusu'nun diğer tarafında, John Gorey bir klima yaratma haklarını talep etti.
Hidrojene ancak 1885 yılında, Pole Wroblewski makalesinde bu elementin kaynama noktasının 23 Kelvin, tepe sıcaklığının 33 Kelvin ve kritik basıncının 13 atmosfer olduğunu duyurduğunda geldi. Bu açıklamadan sonra James Dewar, sıvı hidrojen oluşturmaya çalıştı.19. yüzyılın sonunda, ancak kararlı bir madde alamadı.
Fiziksel özellikler
Bu kümelenme durumu, çok düşük bir madde yoğunluğu ile karakterize edilir - santimetreküp başına yüzlerce gram. Bu, sıvı hidrojeni depolamak için nispeten küçük kapların kullanılmasını mümkün kılar. Kaynama noktası sadece 20 Kelvin'dir (-252 Santigrat) ve bu madde zaten 14 Kelvin'de donar.
Sıvı kokusuz, renksiz ve tatsızdır. Oksijenle karıştırılması, zamanın yarısında patlamaya neden olabilir. Kaynama noktasına ulaştığında hidrojen gaz haline dönüşür ve hacmi 850 kat artar.
Sıvılaştırmadan sonra hidrojen, düşük basınçta ve 15 ila 19 Kelvin arasındaki sıcaklıklarda tutulan yalıtılmış kaplara yerleştirilir.
Hidrojen bolluğu
Sıvı hidrojen yapay olarak üretilir ve doğal ortamda oluşmaz. Toplu halleri hesaba katmazsak, hidrojen sadece Dünya gezegeninde değil, Evrende de en yaygın elementtir. Yıldızlar (Güneşimiz dahil) ondan oluşur, aralarındaki boşluk onunla doldurulur. Hidrojen füzyon reaksiyonlarında yer alır ve ayrıca bulutlar oluşturabilir.
Yerkabuğunda, bu element toplam madde miktarının yalnızca yüzde bir kısmını kaplar. Ekosistemimizdeki rolü, hidrojen atomlarının sayısının yalnızca sayıca oksijenden sonra gelmesi gerçeğiyle takdir edilebilir. Gezegenimizdeki hemen hemen her şeyrezervler H2 bağlı durumda. Hidrojen tüm canlıların ayrılmaz bir parçasıdır.
Kullan
Sıvı hidrojen (sıcaklık -252 santigrat derece), benzin ve diğer petrol arıtma türevlerini depolamak için bir form şeklinde kullanılır. Buna ek olarak, şu anda doğal gaz yerine sıvılaştırılmış hidrojeni yakıt olarak kullanabilecek ulaşım konseptleri oluşturulmaktadır. Bu, değerli minerallerin çıkarılmasının maliyetini az altacak ve atmosfere emisyonları az altacaktır. Ancak şu ana kadar en uygun motor tasarımı bulunamadı.
Sıvı hidrojen, fizikçiler tarafından nötronlarla yaptıkları deneylerde soğutucu olarak aktif olarak kullanılır. Temel parçacığın kütlesi ve hidrojen çekirdeğinin kütlesi hemen hemen eşit olduğundan, aralarındaki enerji alışverişi çok verimlidir.
Faydalar ve engeller
Sıvı hidrojen, arabalar için yakıt olarak kullanıldığında atmosferin ısınmasını yavaşlatabilir ve sera gazı miktarını az altabilir. Hava ile etkileşime girdiğinde (içten yanmalı bir motordan geçtikten sonra), su ve az miktarda nitrojen oksit oluşacaktır.
Ancak, bu fikrin kendi zorlukları vardır, örneğin gazın depolanma ve taşınma şekli ve ayrıca artan tutuşma ve hatta patlama riski. Tüm önlemlere rağmen hidrojen buharlaşması önlenemez.
Roket yakıtı
Sıvı hidrojen (20 Kelvin'e kadar depolama sıcaklığı)itici bileşenler. Birkaç işlevi vardır:
- Motor bileşenlerini soğutur ve nozulu aşırı ısınmaya karşı korur.
- Oksijenle karıştırılıp ısıtıldıktan sonra itme sağlar.
Modern roket motorları bir hidrojen-oksijen kombinasyonu ile çalışır. Bu, dünyanın yerçekiminin üstesinden gelmek için doğru hızın elde edilmesine yardımcı olur ve aynı zamanda uçağın tüm parçalarının onları aşırı sıcaklıklara maruz bırakmasını önler.
Şu anda yakıt olarak hidrojen kullanan tek bir roket var. Çoğu durumda, roketlerin üst aşamalarını ayırmak için veya işin çoğunu bir vakumda yapacak cihazlarda sıvı hidrojen gerekir. Araştırmacıların yoğunluğunu artırmak için bu elementin yarı donmuş bir formunu kullanma önerileri var.
