L'hidrogen líquid és un dels estats d'agregació de l'hidrogen. També hi ha un estat gasós i sòlid d'aquest element. I si la forma gasosa és ben coneguda per molts, els altres dos estats extrems plantegen preguntes.
Història
L'hidrogen líquid només es va obtenir als anys trenta del segle passat, però abans, la química ha recorregut un llarg camí per dominar aquest mètode d'emmagatzematge i aplicació de gas.
El refredament artificial va començar a utilitzar-se experimentalment a mitjans del segle XVIII a Anglaterra. L'any 1984 es va obtenir diòxid de sofre liquat i amoníac. A partir d'aquests estudis, vint anys més tard es va desenvolupar la primera nevera, i trenta anys més tard Perkins va presentar una patent oficial per al seu invent. El 1851, a l' altra banda de l'oceà Atlàntic, John Gorey va reclamar els drets per crear un aparell d'aire condicionat.
Va arribar a l'hidrogen només el 1885, quan el Pol Wroblewski va anunciar en el seu article el fet que el punt d'ebullició d'aquest element és de 23 Kelvin, la temperatura màxima és de 33 Kelvin i la pressió crítica és de 13 atmosferes. Després d'aquesta declaració, James Dewar va intentar crear hidrogen líquida finals del segle XIX, però no va obtenir una substància estable.
Propietats físiques
Aquest estat d'agregació es caracteritza per una densitat de matèria molt baixa: centèsimes de grams per centímetre cúbic. Això fa possible utilitzar recipients relativament petits per emmagatzemar hidrogen líquid. El punt d'ebullició és només de 20 Kelvin (-252 Celsius) i aquesta substància ja es congela a 14 Kelvin.
El líquid és inodor, incolor i insípid. Barrejar-lo amb oxigen pot provocar una explosió la meitat del temps. En arribar al punt d'ebullició, l'hidrogen passa a un estat gasós i el seu volum augmenta 850 vegades.
Després de la liqüefacció, l'hidrogen es col·loca en recipients aïllants que es mantenen a baixa pressió i a temperatures entre 15 i 19 Kelvin.
Abundància d'hidrogen
L'hidrogen líquid es produeix artificialment i no es produeix al medi natural. Si no tenim en compte els estats agregats, l'hidrogen és l'element més comú no només al planeta Terra, sinó també a l'Univers. Les estrelles (inclòs el nostre Sol) es componen d'ella, l'espai entre elles s'omple amb ella. L'hidrogen participa en les reaccions de fusió i també pot formar núvols.
A l'escorça terrestre, aquest element ocupa només aproximadament un percentatge de la quantitat total de matèria. El seu paper en el nostre ecosistema es pot apreciar pel fet que el nombre d'àtoms d'hidrogen és el segon en nombre d'oxigen. Gairebé tot al nostre planetales reserves H2 estan en estat vinculat. L'hidrogen és una part integral de tots els éssers vius.
Utilitzar
L'hidrogen líquid (temperatura -252 graus centígrads) s'utilitza en forma d'emmagatzematge de gasolina i altres derivats de la refinació del petroli. A més, actualment s'estan creant conceptes de transport que podrien utilitzar com a combustible l'hidrogen liquat en comptes del gas natural. Això reduiria el cost d'extracció de minerals valuosos i reduiria les emissions a l'atmosfera. Però fins ara, no s'ha trobat el disseny òptim del motor.
L'hidrogen líquid és utilitzat activament pels físics com a refrigerant en els seus experiments amb neutrons. Com que la massa de la partícula elemental i el nucli d'hidrogen són gairebé iguals, l'intercanvi d'energia entre ells és molt eficient.
Beneficis i obstacles
L'hidrogen líquid pot frenar l'escalfament de l'atmosfera i reduir la quantitat de gasos d'efecte hivernacle si s'utilitza com a combustible per als cotxes. Quan interacciona amb l'aire (després de passar per un motor de combustió interna), es formarà aigua i una petita quantitat d'òxid de nitrogen.
No obstant això, aquesta idea té les seves pròpies dificultats, per exemple, la manera com s'emmagatzema i transporta el gas, així com l'augment del risc d'ignició o fins i tot d'explosió. Fins i tot amb totes les precaucions, no es pot evitar l'evaporació d'hidrogen.
Combustible per coets
L'hidrogen líquid (temperatura d'emmagatzematge de fins a 20 Kelvin) és un delscomponents propulsors. Té diverses funcions:
- Refrigerar els components del motor i protegir el broquet del sobreescalfament.
- Ofereix empenta després de barrejar-se amb oxigen i escalfar.
Els motors de coets moderns funcionen amb una combinació d'hidrogen i oxigen. Això ajuda a aconseguir la velocitat adequada per superar la gravetat de la terra i, alhora, evitar que totes les parts de l'avió les expoguin a temperatures excessives.
Actualment, només hi ha un coet que utilitza hidrogen com a combustible. En la majoria dels casos, es necessita hidrogen líquid per separar les etapes superiors dels coets o en aquells dispositius que faran la major part de la feina al buit. Hi ha hagut suggeriments dels investigadors per utilitzar una forma mig congelada d'aquest element per augmentar-ne la densitat.
