हाइड्रोजन का द्रवीकरण कैसे करें

ब्रह्मांड में हाइड्रोजन सबसे प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला तत्व है। एक प्रोटॉन और एक इलेक्ट्रॉन से बना, यह मानव जाति के लिए ज्ञात सबसे हल्का तत्व है - और इसकी क्षमता के कारण पृथ्वी पर इसकी प्रचुरता के साथ ऊर्जा ले जाना, हाइड्रोजन एक स्वच्छ, अधिक कुशल शक्ति की कुंजी हो सकती है आपूर्ति। हालांकि, जब उपयोग के लिए हाइड्रोजन को संग्रहीत करने के कार्य की बात आती है, तो स्पष्ट करने में बाधा होती है: हाइड्रोजन डिफ़ॉल्ट रूप से गैस के रूप में मौजूद होता है लेकिन तरल के रूप में संग्रहीत होने पर सबसे उपयोगी होता है। दुर्भाग्य से, हाइड्रोजन को द्रवित करना उतना आसान नहीं है जितना कि भाप को तरल पानी में बदलना। तरल हाइड्रोजन बनाने में बहुत अधिक काम लगता है - लेकिन ऐसा करने के तरीके लगभग 150 वर्षों से मौजूद हैं, और वैज्ञानिक इसे हर समय आसान बना रहे हैं।

टीएल; डीआर (बहुत लंबा; पढ़ा नहीं)

जबकि हाइड्रोजन को मुख्य रूप से बड़ी मात्रा में तत्व को एक साथ स्टोर करने के लिए तरलीकृत किया जाता है, तरल हाइड्रोजन का उपयोग क्रायोजेनिक के रूप में किया जाता है शीतलक, उन्नत ईंधन कोशिकाओं के एक घटक के रूप में और अंतरिक्ष के इंजनों को शक्ति प्रदान करने के लिए उपयोग किए जाने वाले ईंधन के एक महत्वपूर्ण घटक के रूप में शटल हाइड्रोजन को द्रवीभूत करने के लिए, इसे इसके क्रांतिक दबाव में लाया जाना चाहिए और फिर इसे 33 डिग्री केल्विन से नीचे के तापमान पर ठंडा किया जाना चाहिए।

जबकि वैज्ञानिक अभी भी हाइड्रोजन को एक उपयोगी, बड़े पैमाने पर बिजली स्रोत में बदलने के तरीकों पर शोध कर रहे हैं, तरल हाइड्रोजन का उपयोग विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है। सबसे प्रसिद्ध रूप से, नासा और अन्य अंतरिक्ष एजेंसियां ​​तरल हाइड्रोजन और ऑक्सीजन और फ्लोरीन जैसी अन्य गैसों के संयोजन का उपयोग करती हैं शक्ति बड़े रॉकेट - और पृथ्वी के वायुमंडल के बाहर, तरल रूप में संग्रहीत हाइड्रोजन का उपयोग अंतरिक्ष को स्थानांतरित करने के लिए प्रणोदक के रूप में किया जाता है वाहन। पृथ्वी पर, तरल हाइड्रोजन को क्रायोजेनिक शीतलक के रूप में और उन्नत ईंधन कोशिकाओं के एक घटक के रूप में व्यापक रूप से उपयोग किया गया है जो एक दिन बिजली कारों, घरों और कारखानों में हो सकता है।

सभी तत्व प्राकृतिक तापमान सीमा, वायुमंडलीय दबाव और पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण के तहत समान व्यवहार नहीं करते हैं। पानी इस मायने में अद्वितीय है कि यह इन परिस्थितियों में अपनी ठोस, तरल और गैसीय अवस्थाओं के बीच स्थानांतरित हो सकता है, लेकिन लोहा डिफ़ॉल्ट रूप से ठोस होता है - जबकि हाइड्रोजन सामान्य रूप से गैस होता है। जब तक तत्व अपने पिघलने और फिर क्वथनांक तक नहीं पहुंच जाता, तब तक ठोस को तरल पदार्थ और अंत में गैसों में बदल दिया जा सकता है, और गैसें विपरीत रूप से काम करती हैं: तात्विक संरचना के बावजूद, गैस को ठंडा करके, संघनन के बिंदु पर तरल में बदलकर और के बिंदु पर ठोस करके द्रवीभूत किया जा सकता है। जमना। उपयोग के लिए हाइड्रोजन को प्रभावी ढंग से संग्रहीत और परिवहन करने के लिए, गैसीय तत्व को पहले एक तरल में बदलना चाहिए, लेकिन हाइड्रोजन जैसे तत्व जो पृथ्वी पर डिफ़ॉल्ट रूप से गैसों के रूप में मौजूद हैं, उन्हें केवल ठंडा करने के लिए नहीं बनाया जा सकता है तरल पदार्थ। इन गैसों पर पहले दबाव डाला जाना चाहिए, ताकि ऐसी स्थितियाँ पैदा की जा सकें जहाँ तरल तत्व मौजूद हो सकता है।

हाइड्रोजन का क्वथनांक अविश्वसनीय रूप से कम है - केवल 21 डिग्री केल्विन (लगभग -421 डिग्री फ़ारेनहाइट) के नीचे, तरल हाइड्रोजन गैस में बदल जाएगा। और क्योंकि शुद्ध हाइड्रोजन अविश्वसनीय रूप से ज्वलनशील है, सुरक्षा के लिए हाइड्रोजन को द्रवीभूत करने के लिए पहला कदम इसे अपने महत्वपूर्ण दबाव में लाना है - बिंदु जिस पर, भले ही हाइड्रोजन अपने महत्वपूर्ण तापमान पर हो (वह तापमान जिस पर अकेले दबाव गैस को तरल में नहीं बदल सकता), इसे मजबूर होना पड़ेगा द्रवीभूत करना हाइड्रोजन को कंडेनसर, थ्रॉटल वाल्व और कंप्रेसर की एक श्रृंखला के माध्यम से पंप किया जाता है ताकि इसे 13 बार या पृथ्वी के मानक वायुमंडलीय दबाव के लगभग 13 गुना के दबाव में लाया जा सके। जबकि ऐसा होता है, हाइड्रोजन को उसके तरल रूप में रखने के लिए ठंडा किया जा रहा है।

जबकि हाइड्रोजन को हमेशा तरल अवस्था बनाए रखने के लिए दबाव डाला जाना चाहिए, इसे तरल रखने के लिए इसे ठंडा करने की प्रक्रिया भिन्न हो सकती है। छोटे, विशेष शीतलन इकाइयों का उपयोग किया जा सकता है, जैसे कि शक्तिशाली ताप विनिमायक जो दबाव प्रक्रिया के साथ काम करते हैं। भले ही, हाइड्रोजन गैस को तरल बनने के लिए कम से कम 33 डिग्री केल्विन (हाइड्रोजन का महत्वपूर्ण तापमान) के नीचे लाया जाना चाहिए। यह सुनिश्चित करने के लिए कि तरल हाइड्रोजन उस रूप में रहता है, इन तापमानों को हर समय बनाए रखा जाना चाहिए; 21 डिग्री केल्विन से कम तापमान पर, आप हाइड्रोजन क्वथनांक तक पहुँच जाते हैं, और तरल तत्व अपनी गैसीय अवस्था में वापस आना शुरू कर देगा। यह तापमान और दबाव रखरखाव इस समय तरल हाइड्रोजन का भंडारण, परिवहन और उपयोग करना इतना महंगा बनाता है।