Sisu
- TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
- Vedel vesiniku kasutus
- Gaasi muutmine vedelaks
- Kriitilise rõhu saavutamine
- Asjade jahedana hoidmine
Vesinik on universumi kõige rikkalikum element. Koosnedes ühest prootonist ja ühest elektronist, on see inimkonnale teadaolevalt kõige kergem element - tänu oma võimele kanda energiat koos arvukusega Maal võib vesinik olla puhtama ja tõhusama toiteallika võti. Vesiniku kasutamiseks ladustamise ülesande täitmisel on siiski vaja takistust: vesinik eksisteerib vaikimisi gaasina, kuid kõige kasulikum on see vedelikuna säilitamisel. Vesiniku vedeldamine pole kahjuks sama lihtne kui auru muutmine vedelaks veeks. Vedela vesiniku loomine võtab palju rohkem tööd - kuid meetodid selleks on olemas olnud juba ligi 150 aastat ja teadlased muudavad selle kogu aeg lihtsamaks.
TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
Kui vesinikku veeldatakse peamiselt selleks, et korraga säilitada suures koguses elementi, kasutatakse vedelat vesinikku krüogeense jahutusvedelikuna, täiustatud kütuseelementide komponendina ja kosmosesüstikute mootorite käitamiseks kasutatava kütuse kriitilise komponendina. Vesiniku vedeldamiseks tuleb see viia kriitilise rõhuni ja jahutada seejärel temperatuurini alla 33 kraadi Kelvini.
Vedel vesiniku kasutus
Kui teadlased alles uurivad võimalusi vesiniku muutmiseks kasulikuks suuremahuliseks energiaallikaks, kasutatakse vedelat vesinikku mitmesugustel eesmärkidel. Kõige kuulsamalt kasutavad NASA ja muud kosmoseagentuurid suurte rakettide toiteks vedela vesiniku ja muude gaaside, näiteks hapniku ja fluori kombinatsiooni - ja väljaspool Maa atmosfääri kasutatakse vedelal kujul ladustatud vesinikku raketikütuseks kosmosesõidukite teisaldamiseks. Maal on vedel vesinik leidnud laialdast kasutamist krüogeense jahutusvedelikuna ja täiustatud kütuseelementide komponendina, mis ühel päeval võib autosid, kodusid ja tehaseid toita.
Gaasi muutmine vedelaks
Maa loomuliku temperatuurivahemiku, atmosfäärirõhu ja gravitatsiooni korral ei käitu kõik elemendid ühtemoodi. Vesi on ainulaadne selle poolest, et ta võib sellistes tingimustes liikuda tahkete, vedelate ja gaasiliste olekute vahel, kuid vaik on vaikne - raud on seevastu vesinik. Tahkeid aineid saab soojuse abil muuta vedelikeks ja lõpuks gaasideks, kuni element saavutab sulamis- ja keemistemperatuuri, ja gaasid töötavad vastupidiselt: Sõltumata elementaarsest koostisest saab gaasi veeldada seda jahutades, muutudes vedelikuks kondenseerunud ja külmumispunktis tahke aine. Vesiniku efektiivseks säilitamiseks ja kasutamiseks transportimiseks tuleb gaasiline element kõigepealt muuta vedelikuks, kuid selliseid elemente nagu vesinik, mis Maal vaikimisi eksisteerib gaasidena, ei saa jahutada lihtsalt vedelikeks muutmiseks. Need gaasid tuleb kõigepealt survestada, et luua tingimused vedela elemendi olemasoluks.
Kriitilise rõhu saavutamine
Vesinike keemistemperatuur on uskumatult madal - veidi alla 21 kraadi (umbes -421 kraadi Fahrenheiti kraadi järgi) muutub vedel vesinik gaasiks. Ja kuna puhas vesinik on uskumatult tuleohtlik, on safettide jaoks vesiniku vedeldamise esimene samm viia see kriitilise rõhuni - punktini, kus vesinik on isegi kriitilisel temperatuuril (temperatuur, mille juures rõhk üksi ei suuda gaasi keerata) vedelikuks), sunnitakse seda vedeldama. Vesinikku pumbatakse läbi rea kondensaatorite, drosselklapide ja kompressorite, et viia selle rõhk 13 baarini ehk umbes 13 korda Maa tavapärasest õhurõhust. Sel ajal jahutatakse vesinikku, et hoida seda vedelal kujul.
Asjade jahedana hoidmine
Kuigi vedela oleku säilitamiseks peab vesinik olema alati rõhu all, võib vedeliku hoidmiseks selle jahutamise protsess erineda. Kasutada võib väikeseid spetsialiseeritud jahutusseadmeid, nagu ka võimsaid soojusvaheteid, mis töötavad kõrgsurveprotsessi kõrval. Sõltumata sellest tuleb vesinikgaas viia vedelikuks vähemalt 33 kraadi Kelvini (vesinike kriitiline temperatuur). Neid temperatuure tuleb pidevalt säilitada, et tagada vedel vesiniku püsimine sellisel kujul; temperatuuril veidi alla 21 kraadi Kelvinit jõuate vesiniku keemistemperatuurini ja vedel element hakkab tagasi oma gaasilises olekus. See temperatuuri ja rõhu hoidmine muudab vedela vesiniku hoidmise, transportimise ja kasutamise praegu nii kulukaks.