Течният водород е едно от агрегатните състояния на водорода. Има и газообразно и твърдо състояние на този елемент. И ако газообразната форма е добре позната на мнозина, тогава другите две екстремни състояния повдигат въпроси.
История
Течният водород е получен едва през тридесетте години на миналия век, но преди това химията извървя дълъг път в овладяването на този метод за съхранение и приложение на газ.
Изкуственото охлаждане започва да се използва експериментално в средата на осемнадесети век в Англия. През 1984 г. са получени втечнен серен диоксид и амоняк. Въз основа на тези проучвания, двадесет години по-късно е разработен първият хладилник, а тридесет години по-късно Пъркинс подава официален патент за своето изобретение. През 1851 г., от другата страна на Атлантическия океан, Джон Гори претендира за правата за създаване на климатик.
Стигна се до водорода едва през 1885 г., когато полякът Вроблевски обяви в статията си факта, че точката на кипене на този елемент е 23 Келвина, пиковата температура е 33 Келвина, а критичното налягане е 13 атмосфери. След това изявление Джеймс Дюар се опита да създаде течен водородкрая на 19-ти век, но той не получава стабилна субстанция.
Физически свойства
Това агрегатно състояние се характеризира с много ниска плътност на материята - стотни грамове на кубичен сантиметър. Това прави възможно използването на сравнително малки контейнери за съхранение на течен водород. Точката на кипене е само 20 Келвина (-252 Целзий) и това вещество замръзва вече при 14 Келвина.
Течността е без мирис, цвят и вкус. Смесването му с кислород може да доведе до експлозия през половината време. При достигане на точката на кипене водородът преминава в газообразно състояние и обемът му се увеличава с 850 пъти.
След втечняването, водородът се поставя в изолирани контейнери, които се съхраняват при ниско налягане и при температури между 15 и 19 Kelvin.
Изобилие на водород
Течният водород се произвежда изкуствено и не се среща в естествена среда. Ако не вземем предвид агрегатните състояния, тогава водородът е най-разпространеният елемент не само на планетата Земя, но и във Вселената. Звездите (включително нашето Слънце) са съставени от него, пространството между тях е изпълнено с него. Водородът участва в реакциите на синтез и може също да образува облаци.
В земната кора този елемент заема само около процент от общото количество материя. Ролята му в нашата екосистема може да се оцени по факта, че броят на водородните атоми е на второ място след кислорода по брой. Почти всичко на нашата планетарезервите H2 са в обвързано състояние. Водородът е неразделна част от всички живи същества.
Използвайте
Течен водород (температура -252 градуса по Целзий) се използва под формата на форма за съхранение на бензин и други производни на нефтопреработката. Освен това в момента се създават концепции за транспорт, които биха могли да използват втечнен водород като гориво вместо природен газ. Това ще намали разходите за добив на ценни минерали и ще намали емисиите в атмосферата. Но досега оптималният дизайн на двигателя не е намерен.
Течният водород се използва активно от физиците като охлаждаща течност в техните експерименти с неутрони. Тъй като масата на елементарната частица и водородното ядро са почти равни, обменът на енергия между тях е много ефективен.
Ползи и пречки
Течният водород може да забави затоплянето на атмосферата и да намали количеството парникови газове, ако се използва като гориво за автомобили. Когато взаимодейства с въздуха (след преминаване през двигател с вътрешно горене), ще се образува вода и малко количество азотен оксид.
Въпреки това, тази идея има свои собствени трудности, например, начинът, по който газът се съхранява и транспортира, както и повишен риск от запалване или дори експлозия. Дори и с всички предпазни мерки, изпаряването на водорода не може да бъде предотвратено.
Ракетно гориво
Течен водород (температура на съхранение до 20 Келвина) е един отпропелентни компоненти. Има няколко функции:
- Охлаждане на компонентите на двигателя и защита на дюзата от прегряване.
- Осигуряване на тяга след смесване с кислород и нагряване.
Модерните ракетни двигатели работят на комбинация от водород и кислород. Това помага да се постигне правилната скорост за преодоляване на гравитацията на земята и в същото време да се предпазят всички части на самолета от излагане на прекомерни температури.
В момента има само една ракета, която използва водород като гориво. В повечето случаи течен водород е необходим за отделяне на горните степени на ракетите или в онези устройства, които ще свършат по-голямата част от работата във вакуум. Имаше предложения от изследователи да се използва полузамразена форма на този елемент, за да се увеличи неговата плътност.
