Vedelad vesinikud: omadused ja rakendused

Vedel vesinik on üks vesiniku agregaadist. Samuti eristatakse selle elemendi gaasilist ja tahket olekut. Ja kui gaasiline vorm on paljudele hästi teada, siis tekitavad küsimusi ka teised kaks äärmist olukorda.

Ajalugu

Vedel vesinik saadi ainult eelmise sajandi kolmekümnendates aastakümmetes, kuid enne seda on keemia jõudnud kaugele selle gaaside ja rakenduste säilitamise meetodi väljatöötamiseni.

Eksperimentaalselt hakati kunstlikku jahutamist alustama 18. sajandi keskel Inglismaal. Aastal 1984 said nad veeldatud vääveldioksiidi ja ammoniaaki. Nendest uuringutest lähtudes valmistati esimene külmik 20 aastat hiljem, ja kolmekümne aasta pärast on Perkins ametlikult välja andnud oma leiutise jaoks ametliku patendi. 1851. aastal teatasid John Gori Atlandi ookeani teisel pool õigused luua konditsioneer.

Vesinik saabus ainult 1885. aastal, kui Pole Vroblevsky oma artiklis teatas, et selle elemendi keemistemperatuur on 23 Kelvini, maksimaalne temperatuur on 33 Kelvinit ja kriitiline rõhk on 13 atmosfääri. Pärast seda avaldust püüdis James Dewar 19. sajandi lõpus luua vedela vesiniku, kuid ta ei saanud stabiilset ainet.

Füüsilised omadused

Seda agregaatolekut iseloomustab aine väga väike tihedus - sajandikud grammi kuupsentimeetri kohta. See võimaldab vedelat vesinikku säilitada suhteliselt väikeste konteineritega. Keemistemperatuur on ainult 20 Kelvini (-252 Celsiuse) ja see aine külmub juba Kelviniga 14.

Vedelikul pole lõhna, värvi ja maitset. Segamine hapnikuga võib põhjustada plahvatuse pooltel juhtudel. Kui keemistemperatuur on saavutatud, muutub vesinik gaasiliseks olekusks ja selle maht suureneb 850 korda.

Pärast veeldamist asetatakse vesinik isoleeritud mahutitesse, mis hoiavad madala rõhu ja temperatuuril vahemikus 15 kuni 19 kelvini.

Vesiniku levimus

Vedel vesinik toodetakse kunstlikult ja looduslikus keskkonnas ei esine. Kui me ei võta arvesse agregaatriike, siis on vesinik kõige tavalisem element mitte ainult planeedil Maa, vaid ka Universumis. See koosneb tähtedest (kaasa arvatud meie Päike), nad on täis ruumi nende vahel. Vesinik osaleb termotuumareaktsiooni reaktsioonides ja võib moodustada ka pilve.

Maakoores on see element ainult umbes protsent kogu aine kogusest. Selle rolli meie ökosüsteemis saab hinnata asjaoluga, et vesinikuaatomite arv koguses on ainult hapnikku. Meie planeedil on peaaegu kõik H ₂ reservid seotud riigiga. Vesinik on lahutamatu osa kõikidest elusolenditest.

Kasutage

Vedelat vesinikku (Celsiuse temperatuur -252 kraadi) kasutatakse vormi kujul bensiini ja muude õli rafineerimise derivaatide hoidmiseks. Lisaks on hetkel välja töötatud transpordikontseptsioonid, mis võiksid maagaasi asemel kasutada veeldatud vesinikku kütusena. See vähendaks kaevandamise kulusid ja vähendaks heidete atmosfääri. Aga kuni optimaalse mootori disaini ei leitud.

Vedelat vesinikku kasutavad füüsikud oma katsetes neutronitega aktiivsemalt jahedamaks. Kuna elementaarse osakese mass ja vesiniku tuum on praktiliselt võrdsed, on nende vaheline energiavahetus väga efektiivne.

Eelised ja takistused

Vedel vesinik võimaldab atmosfääri soojenemist aeglustada ja vähendab kasvuhoonegaaside hulka, kui seda kasutatakse autode kütusena. Kui see suhtleb õhuga (pärast sisepõlemismootori läbimist), moodustub vesi ja väike kogus lämmastikoksiidi.

Kuid sellel ideel on oma raskused, näiteks gaasi ladustamise ja transportimise viis, samuti suurenenud süttimisoht või isegi plahvatus. Isegi kui kõik ettevaatusabinõud on võetud, ei välistata vesiniku aurustumist.

Missile kütus

Vedel vesinik (säilitustemperatuur kuni 20 Kelvinit) on üks raketikütuse komponente . Sellel on mitu ülesannet:

1. Mootori osade jahutamine ja düüsi kaitse ülekuumenemise eest.
2. Hõõgemise tagamine pärast segamist hapniku ja kuumutamisega.

Moodsad raketi mootorid töötavad koos vesinik-hapnikuga. See aitab saavutada nõutavat kiirust, et ületada maa atraktiivsus ja samal ajal hoida õhusõiduki kõiki osi ilma, et neid ületaks liiga kõrge temperatuuri.

Praegu on ainult üks raketi, mis kasutab täielikult kütusena vesinikku. Enamikul juhtudel on raketi ülemiste etappide või nende seadmete puhul, mis veedavad suurema osa töö vaakumis, eraldamiseks vedelat vesinikku. Uurijad tulevad ettepanekut kasutada selle elemendi poolkülmutatud vormi, et suurendada selle tihedust.