Περιεχόμενο
Το υδρογόνο υπάρχει φυσικά στην αέρια κατάσταση. Τα αέρια αλλάζουν τη θερμοκρασία και την πίεση τους όταν εφαρμόζονται και απομακρύνουν τη θερμότητα και την πίεση. Σύμφωνα με τον ιστότοπο Astronautix, το υδρογόνο υγροποιεί στους 20,24 ° K ή -252,87 ° C. Φτάνει σε θερμοκρασία τόσο χαμηλή που καταναλώνει μεγάλη ποσότητα ενέργειας, αλλά το φαινόμενο Joule-Thomson εξασθενεί τη διαδικασία. Αυτό το αποτέλεσμα υπαγορεύει τη συμπεριφορά των αερίων όταν υποβάλλονται σε αλλαγή πίεσης. Για τα περισσότερα αέρια, μια πτώση πίεσης μειώνει τη θερμοκρασία περιβάλλοντος, αλλά η συμπεριφορά αντιστρέφεται όταν η θερμοκρασία πέσει σε ένα ορισμένο σημείο. Για το υδρογόνο και το ήλιο, αυτό είναι το αντίθετο - κάτω από εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες, η αύξηση της πίεσης προκαλεί τη μείωση της θερμοκρασίας του αερίου.
Το εφέ Joule-Thomson
Αναγεννητική ψύξη
Σύμφωνα με τη NASA, η αναγεννητική ψύξη λειτουργεί επιτρέποντας την επέκταση ενός συμπιεσμένου αερίου. Οι κατασκευαστές ψυκτικού υδρογόνου χρησιμοποιούν συνήθως αυτήν τη διαδικασία.Πρώτον, εισάγουν το ψυγμένο υδρογόνο σε μια ορισμένη συγκέντρωση υγρού αζώτου, η οποία μειώνει ακόμη περισσότερο τη θερμοκρασία του. Όταν το αέριο διαστέλλεται, το περιβάλλον του χάνει θερμότητα και διέρχεται από έναν εναλλάκτη θερμότητας. Στην περίπτωση υγρού υδρογόνου, η διαστολή πραγματοποιείται μέσω βαλβίδας που έρχεται σε επαφή με υγρό άζωτο. Το υδρογόνο μπορεί στη συνέχεια να συμπιεστεί εκ νέου, και η διαδικασία μπορεί να επαναληφθεί μέχρι την υγροποίηση.
Αποθήκευση υγρού υδρογόνου
Ο ιστότοπος της HILTech εξηγεί ότι το υδρογόνο δεν μπορεί, στη φυσική του κατάσταση, να αποθηκευτεί αποτελεσματικά, λόγω της εξαιρετικά χαμηλής πυκνότητας και της πτητικότητάς του. Η υγροποίηση, η χημική συγκόλληση ή η συμπίεση είναι τρόποι αποθήκευσης, αλλά έχουν τα μειονεκτήματά τους. Η υγροποίηση απαιτεί τεράστια ποσότητα ενέργειας για να διατηρήσει τη θερμοκρασία χαμηλή και η συμπίεση απαιτεί στεγανοποίηση υψηλής ποιότητας, λόγω του μικρού μεγέθους των μορίων υδρογόνου. Ο χημικός δεσμός δημιουργεί έναν ηλεκτρομαγνητικό δεσμό μεταξύ των μορίων του υδρογόνου και ενός άλλου στοιχείου. Σύμφωνα με την HILTech, οι ενώσεις δέσμευσης υδρογόνου πρέπει να είναι υγρά ή μέταλλα. Αυτά τα υλικά μεταφέρουν ηλεκτρικό φορτίο πιο εύκολα, ειδικά σε χαμηλότερες θερμοκρασίες. Επομένως, λειτουργούν καλά για να καταστήσουν δυνατές τις χημικές και ηλεκτρομαγνητικές συνδέσεις.
