Vety on maailmankaikkeuden yleisin alkuaine. Yhdestä protonista ja yhdestä elektronista koostuva se on kevyin ihmiskunnan tiedossa oleva elementti - ja sen kyvyn vuoksi kuljettaa energiaa ja runsautta maapallolla, vety voi olla avain puhtaampaan ja tehokkaampaan voimaan toimittaa. Vedyn varastointia varten on kuitenkin poistettava este: Vety on oletusarvoisesti kaasua, mutta se on hyödyllisintä varastoituna nesteenä. Valitettavasti vedyn nesteyttäminen ei ole yhtä helppoa kuin höyryn muuttaminen nestemäiseksi vedeksi. Nestemäisen vedyn luominen vie paljon enemmän työtä, mutta menetelmiä siihen on ollut olemassa jo lähes 150 vuotta, ja tutkijat helpottavat sitä koko ajan.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
Vaikka vety nesteytetään pääasiassa suurten määrien alkuaineiden varastoimiseksi kerralla, nestemäistä vetyä käytetään kryogeenisenä jäähdytysneste, edistyneiden polttokennojen komponentti ja kriittinen komponentti avaruuden moottoreiden käyttämiseen käytetystä polttoaineesta sukkulat. Vedyn nesteyttämiseksi se on saatettava kriittiseen paineeseensa ja jäähdytettävä sitten alle 33 Kelvin-asteen lämpötilaan.
Nestemäinen vety käyttää
Vaikka tutkijat tutkivat edelleen tapoja muuttaa vety hyödylliseksi, laajamittaiseksi virtalähteeksi, nestemäistä vetyä käytetään moniin sovelluksiin. Kaikkein tunnetuin, NASA ja muut avaruusjärjestöt käyttävät nestemäisen vedyn ja muiden kaasujen, kuten hapen ja fluorin, yhdistelmää käyttää suuria raketteja - ja maapallon ilmakehän ulkopuolella nestemäisessä muodossa varastoitua vetyä käytetään ponneaineena avaruuden siirtämiseen ajoneuvoja. Maapallolla nestemäinen vety on löytänyt laajaa käyttöä myös kryogeenisenä jäähdytysaineena ja edistyneiden polttokennojen komponenttina, jotka saattavat jonain päivänä käyttää virtana autoja, koteja ja tehtaita.
Kaasun kääntäminen nesteeksi
Kaikki alkuaineet eivät käyttäydy samalla tavalla maapallon luonnollisella lämpötila-alueella, ilmanpaineessa ja painovoimassa. Vesi on ainutlaatuinen siinä mielessä, että se voi siirtyä kiinteän, nestemäisen ja kaasumaisen tilan välillä näissä olosuhteissa, mutta rauta on oletusarvoisesti kiinteä - vety on yleensä kaasua. Kiinteät aineet voidaan muuttaa nesteiksi ja lopuksi kaasuiksi käyttämällä lämpöä, kunnes alkuaine saavuttaa sulamis- ja kiehumispisteen, ja kaasut toimivat päinvastoin: Alkuainekoostumuksesta riippumatta kaasu voidaan nesteyttää jäähdyttämällä sitä, muuttua nesteenä kondensoitumispisteessä ja kiinteäksi pisteessä. jäätyminen. Vedyn tehokkaaseen varastointiin ja kuljettamiseen käyttöä varten kaasumainen elementti on ensin muutettava nesteeksi, mutta vedyn kaltaisia elementtejä, joita maapallolla on oletuksena kaasuina, ei voida vain jäähdyttää niiden muuttamiseksi nesteitä. Nämä kaasut on ensin paineistettava, jotta voidaan luoda olosuhteet, joissa nestemäinen elementti voi esiintyä.
Kriittinen paine
Vedyn kiehumispiste on uskomattoman matala - hieman alle 21 Kelvin-astetta (noin -421 Fahrenheit-astetta) nestemäinen vety muuttuu kaasuksi. Ja koska puhdas vety on uskomattoman syttyvää, turvallisuuden vuoksi ensimmäinen askel vedyn nesteyttämisessä on saada se kriittiseen paineeseensa - kohta jossa vety on jopa kriittisessä lämpötilassaan (lämpötilassa, jossa paine ei yksinään voi muuttaa kaasua nesteeksi) nesteyttää. Vetyä pumpataan sarjan lauhduttimien, kuristusventtiilien ja kompressorien läpi, jotta se saavuttaisi 13 baarin paineen eli noin 13 kertaa maapallon normaalin ilmanpaineen. Vaikka näin tapahtuu, vetyä jäähdytetään pitämään se nestemäisessä muodossaan.
Pidä asiat viileinä
Vaikka vety on aina paineistettava nestemäisen tilan ylläpitämiseksi, sen jäähdytysprosessi voi olla erilainen. Pieniä, erikoistuneita jäähdytysyksiköitä voidaan käyttää, samoin kuin tehokkaita lämmönvaihtimia, jotka toimivat paineistusprosessin rinnalla. Vetykaasusta on kuitenkin saatettava vähintään 33 Kelvin-astetta (vedyn kriittinen lämpötila), jotta siitä tulee nestettä. Nämä lämpötilat on pidettävä yllä koko ajan sen varmistamiseksi, että nestemäinen vety pysyy siinä muodossa; lämpötiloissa, jotka ovat alle 21 Kelvin-astetta, saavutat vedyn kiehumispisteen, ja nestemäinen alkuaine alkaa palata kaasumaiseen tilaansa. Tämä lämpötilan ja paineen ylläpito tekee nestemäisen vedyn varastoinnista, kuljetuksesta ja käytöstä tällä hetkellä niin kallista.