Vodík je najhojnejším prvkom vo vesmíre. Skladá sa z jedného protónu a jedného elektrónu a je to najľahší prvok, aký ľudstvo pozná - a to vďaka svojej schopnosti niesť energiu a jej množstvo na Zemi, vodík môže byť kľúčom k čistejšej a efektívnejšej energii zásobovanie. Pokiaľ však ide o úlohu skladovania vodíka na ďalšie použitie, je treba prekonať prekážku: Vodík štandardne existuje ako plyn, ale je najužitočnejší, ak sa skladuje ako kvapalina. Skvapalnenie vodíka bohužiaľ nie je také ľahké ako premena pary na tekutú vodu. Výroba tekutého vodíka si vyžaduje oveľa viac práce - ale metódy na to existujú už takmer 150 rokov a vedci to neustále uľahčujú.
TL; DR (príliš dlhý; Nečítali)
Zatiaľ čo sa vodík skvapalňuje predovšetkým na ukladanie veľkého množstva prvku naraz, kvapalný vodík sa používa ako kryogénny chladivo ako súčasť moderných palivových článkov a ako kritická súčasť paliva používaného na pohon vesmírnych motorov raketoplány. Na skvapalnenie vodíka sa musí uviesť na kritický tlak a potom ochladiť na teplotu nižšiu ako 33 stupňov Kelvina.
Použitie kvapalného vodíka
Zatiaľ čo vedci stále skúmajú spôsoby, ako premeniť vodík na užitočný a rozsiahly zdroj energie, kvapalný vodík sa používa na rôzne aplikácie. Najznámejšie je, že NASA a ďalšie vesmírne agentúry používajú kombináciu kvapalného vodíka a iných plynov, ako je kyslík a fluór poháňajú veľké rakety - a mimo zemskej atmosféry sa vodík uložený v tekutej forme používa ako pohonná látka na pohyb vesmíru vozidiel. Na Zemi našiel tekutý vodík tiež široké použitie ako kryogénna chladiaca kvapalina a ako súčasť pokrokových palivových článkov, ktoré môžu jedného dňa poháňať automobily, domy a továrne.
Premena plynu na kvapalinu
Nie všetky prvky sa správajú rovnako pri prirodzenom teplotnom rozmedzí, atmosférickom tlaku a gravitácii Zeme. Voda je jedinečná v tom, že za týchto podmienok sa môže meniť medzi tuhým, kvapalným a plynným skupenstvom, ale železo je štandardne tuhé - zatiaľ čo vodík je zvyčajne plyn. Pevné látky sa môžu meniť na kvapaliny a nakoniec na plyny pôsobením tepla, kým prvok nedosiahne svoj bod topenia a potom bod varu, a plyny pracujú opačne: Bez ohľadu na elementárne zloženie môže byť plyn skvapalnený jeho ochladením, pričom v bode kondenzácie sa zmení na kvapalinu a v mieste zmrazenie. Aby sa mohol vodík efektívne skladovať a prepravovať na použitie, musí sa plynný prvok najskôr zmeniť na kvapalinu, ale prvky ako vodík, ktoré na Zemi existujú ako plyny, sa štandardne nedajú len ochladiť, aby sa z nich stali kvapaliny. Tieto plyny musia byť najskôr natlakované, aby sa vytvorili podmienky, kde môže existovať kvapalný prvok.
Kritický tlak
Teplota varu vodíka je neuveriteľne nízka - pri necelých 21 stupňoch Kelvina (zhruba -421 stupňov Fahrenheita) sa kvapalný vodík zmení na plyn. A pretože čistý vodík je neuveriteľne horľavý, je z hľadiska bezpečnosti prvým krokom k skvapalneniu vodíka jeho dosiahnutie kritického tlaku - bod pri ktorej, aj keď je vodík na svojej kritickej teplote (teplota, pri ktorej samotný tlak nedokáže zmeniť plyn na kvapalinu), bude nútený skvapalniť. Vodík je čerpaný cez sériu kondenzátorov, škrtiacich ventilov a kompresorov, aby sa dosiahol jeho tlak 13 barov, čo je zhruba 13-násobok štandardného atmosférického tlaku Zeme. Aj keď k tomu dôjde, vodík sa ochladzuje, aby sa udržal v tekutej forme.
Udržiavanie pohody
Zatiaľ čo vodík musí byť vždy natlakovaný, aby sa udržal tekutý stav, proces jeho ochladzovania, aby sa udržal v tekutine, sa môže líšiť. Môžu byť použité malé, špecializované chladiace jednotky, rovnako ako výkonné výmenníky tepla, ktoré pracujú súčasne s procesom natlakovania. Bez ohľadu na to musí byť plynný vodík privedený pod teplotu najmenej 33 stupňov Kelvina (kritická teplota vodíka), aby sa z neho stala kvapalina. Tieto teploty sa musia neustále udržiavať, aby sa zabezpečilo, že kvapalný vodík zostane v tejto forme; pri teplotách tesne pod 21 stupňov Kelvina dosiahnete bod varu vodíka a kvapalný prvok sa začne vracať do plynného stavu. Vďaka tejto udržiavaniu teploty a tlaku je skladovanie, preprava a používanie kvapalného vodíka v súčasnosti tak drahé.