Водородът е най-разпространеният елемент във Вселената. Съставен от един протон и един електрон, той е най-лекият елемент, познат на човечеството - и поради способността му да носят енергия заедно с изобилието й на Земята, водородът може да е ключът към по-чиста и по-ефективна енергия доставка. Когато става въпрос за задачата да се съхранява водород за употреба, има препятствие за премахване: Водородът съществува като газ по подразбиране, но е най-полезен, когато се съхранява като течност. За съжаление, втечняване на водород не е толкова лесно, колкото превръщането на парата в течна вода. За създаването на течен водород е необходима много повече работа, но методите за това съществуват от близо 150 години и учените го улесняват през цялото време.
TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)
Докато водородът се втечнява предимно, за да съхранява едновременно големи количества от елемента, течният водород се използва като криогенен охлаждаща течност, като компонент на усъвършенствани горивни клетки и като критичен компонент на горивото, използвано за задвижване на космическите двигатели совалки. За да се втечни водородът, той трябва да бъде доведен до критичното си налягане и след това да се охлади до температури под 33 градуса по Келвин.
Използване на течен водород
Докато учените все още изследват начини да превърнат водорода в полезен, мащабен източник на енергия, течният водород се използва за различни приложения. Най-известното е, че НАСА и други космически агенции използват комбинация от течен водород и други газове като кислород и флуор захранва големи ракети - а извън земната атмосфера водородът, съхраняван в течна форма, се използва като гориво за придвижване на космоса превозни средства. На Земята течният водород също намира широко приложение като криогенна охлаждаща течност и като компонент на усъвършенствани горивни клетки, които един ден могат да захранват автомобили, домове и фабрики.
Превръщане на газ в течност
Не всички елементи се държат еднакво в естествения температурен диапазон, атмосферното налягане и гравитацията на Земята. Водата е уникална с това, че може да се превключва между своите твърди, течни и газообразни състояния при тези условия, но желязото е твърдо по подразбиране - докато водородът обикновено е газ. Твърдите вещества могат да се превърнат в течности и накрая газове чрез прилагане на топлина, докато елементът достигне точката си на топене и след това кипене, а газовете работят обратно: Независимо от елементарния състав, газът може да се втечни чрез охлаждането му, превръщайки се в течност в точката на кондензация и твърд в точката на замръзване. За ефективното съхраняване и транспортиране на водорода за употреба, газообразният елемент първо трябва да се превърне в течност, но елементи като водород, които съществуват на Земята като газове по подразбиране, не могат просто да бъдат охладени, за да ги превърнат течности. Тези газове трябва първо да бъдат под налягане, за да се създадат условия, в които течният елемент може да съществува.
Постигане на критичен натиск
Точката на кипене на водорода е невероятно ниска - при малко под 21 градуса по Келвин (приблизително -421 градуса по Фаренхайт) течният водород ще се превърне в газ. И тъй като чистият водород е невероятно запалим, от съображения за безопасност първата стъпка към втечняване на водорода е да се доведе до критичното му налягане - точката при което, дори ако водородът е с критичната си температура (температурата, при която само налягането не може да превърне газ в течност), той ще бъде принуден да втечнява. Водородът се изпомпва през серия кондензатори, дроселни клапани и компресори, за да го доведе до налягането си от 13 бара или приблизително 13 пъти по-голямо от стандартното атмосферно налягане на Земята. Докато това се случва, водородът се охлажда, за да го поддържа в течна форма.
Поддържане на нещата готини
Докато водородът винаги трябва да бъде под налягане, за да поддържа течно състояние, процесът на охлаждането му, за да се поддържа течност, може да се различава. Могат да се използват малки, специализирани охлаждащи агрегати, както и мощни топлообменници, които работят заедно с процеса на налягане. Независимо от това, водородният газ трябва да се понижи под поне 33 градуса по Келвин (критичната температура на водорода), за да стане течност. Тези температури трябва да се поддържат по всяко време, за да се гарантира, че течният водород остава в тази форма; при температури малко под 21 градуса по Келвин достигате точката на кипене на водорода и течният елемент ще започне да се връща в газообразно състояние. Това поддържане на температура и налягане е това, което прави съхранението, транспортирането и използването на течен водород толкова скъпо в момента.