Το υδρογόνο είναι το πιο άφθονο στοιχείο στο σύμπαν. Αποτελείται από ένα πρωτόνιο και ένα ηλεκτρόνιο, είναι το πιο ελαφρύ στοιχείο που είναι γνωστό στην ανθρωπότητα - και λόγω της ικανότητάς του να μεταφέρει ενέργεια μαζί με την αφθονία του στη Γη, το υδρογόνο μπορεί να είναι το κλειδί για μια καθαρότερη, πιο αποτελεσματική ισχύ Προμήθεια. Ωστόσο, όταν πρόκειται για την αποθήκευση υδρογόνου για χρήση, υπάρχει ένα εμπόδιο που πρέπει να διαγραφεί: Το υδρογόνο υπάρχει ως αέριο από προεπιλογή, αλλά είναι πιο χρήσιμο όταν αποθηκεύεται ως υγρό. Δυστυχώς, η υγροποίηση του υδρογόνου δεν είναι τόσο εύκολη όσο η μετατροπή του ατμού σε υγρό νερό. Χρειάζεται πολύ περισσότερη δουλειά για τη δημιουργία υγρού υδρογόνου - αλλά οι μέθοδοι για αυτό υπάρχουν εδώ και σχεδόν 150 χρόνια, και οι επιστήμονες το καθιστούν ευκολότερο όλη την ώρα.
TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)
Ενώ το υδρογόνο υγροποιείται κυρίως για την αποθήκευση μεγάλων ποσοτήτων του στοιχείου ταυτόχρονα, το υγρό υδρογόνο χρησιμοποιείται ως κρυογόνο ψυκτικό, ως συστατικό προηγμένων στοιχείων καυσίμου και ως κρίσιμο συστατικό του καυσίμου που χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία των κινητήρων του διαστήματος λεωφορεία. Για να υγροποιήσει το υδρογόνο, πρέπει να ασκηθεί στην κρίσιμη πίεση του και στη συνέχεια να ψυχθεί σε θερμοκρασίες κάτω από 33 βαθμούς Κέλβιν.
Χρήσεις Υγρού Υδρογόνου
Ενώ οι επιστήμονες εξακολουθούν να ερευνούν τρόπους για να μετατρέψουν το υδρογόνο σε μια χρήσιμη, μεγάλης κλίμακας πηγή ενέργειας, το υγρό υδρογόνο χρησιμοποιείται για μια ποικιλία εφαρμογών. Πιο διάσημα, η NASA και άλλες διαστημικές υπηρεσίες χρησιμοποιούν έναν συνδυασμό υγρού υδρογόνου και άλλων αερίων όπως το οξυγόνο και το φθόριο ισχυρούς πυραύλους - και έξω από την ατμόσφαιρα της Γης, το υδρογόνο που είναι αποθηκευμένο σε υγρή μορφή χρησιμοποιείται ως προωθητικό για τη μετακίνηση του χώρου οχήματα. Στη Γη, το υγρό υδρογόνο έχει επίσης βρει ευρεία χρήση ως κρυογονικό ψυκτικό και ως συστατικό προηγμένων κυψελών καυσίμου που μπορεί μια μέρα να τροφοδοτούν αυτοκίνητα, σπίτια και εργοστάσια.
Μετατροπή αερίου σε υγρό
Δεν συμπεριφέρονται όλα τα ίδια στοιχεία κάτω από το φυσικό εύρος θερμοκρασίας, την ατμοσφαιρική πίεση και τη βαρύτητα της Γης. Το νερό είναι μοναδικό στο ότι μπορεί να μετακινηθεί μεταξύ των στερεών, υγρών και αέριων καταστάσεων υπό αυτές τις συνθήκες, αλλά ο σίδηρος είναι στερεός από προεπιλογή - ενώ το υδρογόνο είναι συνήθως αέριο. Τα στερεά μπορούν να μετατραπούν σε υγρά και τελικά αέρια εφαρμόζοντας θερμότητα έως ότου το στοιχείο φτάσει στο σημείο τήξης και έπειτα στο σημείο βρασμού και τα αέρια λειτουργούν αντίστροφα: Ανεξάρτητα από τη στοιχειακή σύνθεση, ένα αέριο μπορεί να υγροποιηθεί με ψύξη, μετατρέποντας σε υγρό στο σημείο συμπύκνωσης και στερεό στο σημείο πάγωμα. Για την αποτελεσματική αποθήκευση και μεταφορά υδρογόνου για χρήση, το αέριο στοιχείο πρέπει πρώτα να μετατραπεί σε υγρό, αλλά στοιχεία όπως το υδρογόνο που υπάρχουν στη Γη ως αέρια από προεπιλογή δεν μπορούν απλώς να ψυχθούν για να τα μετατρέψουν υγρά. Αυτά τα αέρια πρέπει πρώτα να συμπιεστούν, για να δημιουργήσουν συνθήκες όπου το υγρό στοιχείο μπορεί να υπάρχει.
Έρχεται σε κρίσιμη πίεση
Το σημείο βρασμού του υδρογόνου είναι απίστευτα χαμηλό - σε λιγότερο από 21 βαθμούς Kelvin (περίπου -421 βαθμούς Φαρενάιτ), το υγρό υδρογόνο θα μετατραπεί σε αέριο. Και επειδή το καθαρό υδρογόνο είναι απίστευτα εύφλεκτο, για λόγους ασφαλείας, το πρώτο βήμα για την υγροποίηση του υδρογόνου είναι να το φέρει στην κρίσιμη του πίεση - το σημείο στην οποία, ακόμη και αν το υδρογόνο βρίσκεται στην κρίσιμη θερμοκρασία του (η θερμοκρασία στην οποία μόνο η πίεση δεν μπορεί να μετατρέψει ένα αέριο σε υγρό), θα αναγκαστεί να ρευστοποιώ. Το υδρογόνο αντλείται μέσω μιας σειράς συμπυκνωτών, βαλβίδων πεταλούδας και συμπιεστών για να το φέρει στην πίεση του 13 bar, ή περίπου 13 φορές την τυπική ατμοσφαιρική πίεση της Γης. Ενώ αυτό συμβαίνει, το υδρογόνο ψύχεται για να το διατηρήσει σε υγρή μορφή.
Κρατώντας τα πράγματα δροσερά
Ενώ το υδρογόνο πρέπει πάντα να συμπιέζεται για να διατηρείται μια υγρή κατάσταση, η διαδικασία ψύξης του για να διατηρείται υγρό μπορεί να διαφέρει. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν μικρές, εξειδικευμένες μονάδες ψύξης, όπως και ισχυροί εναλλάκτες θερμότητας που λειτουργούν παράλληλα με τη διαδικασία συμπίεσης. Ανεξάρτητα, το αέριο υδρογόνο πρέπει να φέρεται κάτω από τουλάχιστον 33 βαθμούς Kelvin (κρίσιμη θερμοκρασία υδρογόνου) για να γίνει υγρό. Αυτές οι θερμοκρασίες πρέπει να διατηρούνται ανά πάσα στιγμή προκειμένου να διασφαλιστεί ότι το υγρό υδρογόνο παραμένει σε αυτήν τη μορφή. Σε θερμοκρασίες κάτω από 21 βαθμούς Kelvin, φτάνετε στο σημείο βρασμού του υδρογόνου και το υγρό στοιχείο θα αρχίσει να επιστρέφει στην αέρια του κατάσταση. Αυτή η συντήρηση θερμοκρασίας και πίεσης είναι αυτό που καθιστά την αποθήκευση, τη μεταφορά και τη χρήση υγρού υδρογόνου τόσο ακριβή αυτή τη στιγμή.