Водень - найпоширеніший елемент у Всесвіті. Складається з одного протона та одного електрона, це найлегший елемент, відомий людству - і завдяки своїй здатності несучи енергію разом з її достатком на Землі, водень може бути ключем до чистішої та ефективнішої енергії постачання. Однак, коли справа доходить до завдання зберігання водню для використання, існує певна перешкода: Водень існує за замовчуванням як газ, але є найбільш корисним, коли зберігається у вигляді рідини. На жаль, зрідження водню не так просто, як перетворення пари в рідку воду. Щоб створити рідкий водень, потрібно набагато більше праці, але методи цього існують майже 150 років, і вчені весь час роблять це простішим.
TL; ДР (занадто довгий; Не читав)
Хоча водень зріджується переважно для зберігання великої кількості елемента відразу, рідкий водень використовується як кріогенний охолоджуюча рідина, як компонент вдосконалених паливних елементів і як важливий компонент палива, що використовується для живлення космічних двигунів човники. Для зрідження водню його потрібно довести до критичного тиску, а потім охолодити до температури нижче 33 градусів за Кельвіном.
Використання рідкого водню
Поки вчені все ще досліджують способи перетворення водню в корисне великомасштабне джерело енергії, рідкий водень використовується для різних застосувань. Найвідоміше, що НАСА та інші космічні агентства використовують комбінацію рідкого водню та інших газів, таких як кисень та фтор живлять великі ракети - а поза земною атмосферою водень, що зберігається в рідкій формі, використовується як рушій для переміщення космосу транспортних засобів. На Землі рідкий водень також знайшов широке застосування як кріогенний теплоносій і як компонент вдосконалених паливних елементів, які колись можуть живити машини, будинки та заводи.
Перетворення газу на рідину
Не всі елементи поводяться однаково в природному діапазоні температур, атмосферного тиску та гравітації Землі. Вода унікальна тим, що за цих умов може переходити між твердим, рідким та газоподібним станами, проте залізо за замовчуванням тверде - тоді як водень зазвичай є газом. Тверді речовини можна перетворити на рідини і, нарешті, гази, подаючи тепло, поки елемент не досягне температури плавлення, а потім температури кипіння, а гази працюють у зворотному напрямку: Незалежно від елементарного складу, газ можна зріджувати, охолоджуючи його, перетворюючись на рідину в точці конденсації та твердий в точці замороження. Для ефективного зберігання та транспортування водню для використання газоподібний елемент спочатку потрібно перетворити на рідину, але такі елементи, як водень, які існують на Землі як гази за замовчуванням, не можна просто охолодити, щоб перетворити їх рідини. Спочатку на ці гази слід здійснювати тиск, щоб створити умови для існування рідкого елемента.
Прихід до критичного тиску
Температура кипіння водню неймовірно низька - при трохи менше 21 градуса за Кельвіном (приблизно -421 градус за Фаренгейтом) рідкий водень перетвориться на газ. І оскільки чистий водень неймовірно займистий, заради безпеки першим кроком до зрідження водню є доведення його до критичного тиску - суть при якій, навіть якщо водень досягає критичної температури (температури, при якій тиск сам по собі не може перетворити газ у рідину), він буде змушений зріджувати. Водень перекачується через серію конденсаторів, дросельних клапанів та компресорів, щоб довести його до тиску 13 бар або приблизно в 13 разів більше, ніж звичайний атмосферний тиск Землі. Поки це відбувається, водень охолоджується, щоб утримувати його у рідкій формі.
Тримаючи речі крутими
Хоча водень завжди повинен знаходитися під тиском, щоб підтримувати рідкий стан, процес охолодження, щоб він залишався рідким, може відрізнятися. Можуть використовуватися невеликі спеціалізовані охолоджувальні агрегати, а також потужні теплообмінники, які працюють поряд із процесом герметизації. Незважаючи на це, газ водню повинен бути знижений принаймні до 33 градусів за Кельвіном (критична температура водню), щоб стати рідиною. Ці температури необхідно підтримувати постійно, щоб забезпечити збереження рідкого водню в такій формі; при температурі трохи нижче 21 градуса за Кельвіном ви досягаєте температури кипіння водню, і рідкий елемент почне повертатися у свій газоподібний стан. Це підтримка температури та тиску є тим, що робить зберігання, транспортування та використання рідкого водню настільки дорогим на даний момент.