science >> Wetenschap >  >> Chemie

Hydrogen

vloeibaar maken

Waterstof is een gas bij standaardtemperatuur en -druk en is het meest voorkomende element in het universum. Vrije waterstof is echter extreem zeldzaam op aarde omdat het zo gemakkelijk verdampt in de ruimte. Vloeibare waterstof wordt het meest gebruikt als raketbrandstof waar het wordt verbrand met vloeibare zuurstof en het heeft ook toepassingen in cryogenics als koelvloeistof. Vloeibare waterstof is ook een nuttig middel voor het opslaan en transporteren van waterstof omdat het minder ruimte inneemt dan als een gas. Waterstofgas kan vloeibaar worden gemaakt door de juiste druk- en koelcombinaties toe te passen.

Identificeer de kritische temperatuur voor waterstof als 33 graden Kelvin. Dit is de maximale temperatuur waarbij waterstof een vloeistof kan zijn, ongeacht hoe groot de druk is. Het proces van vloeibaar maken van waterstof moet daarom lager zijn dan 33 graden Kelvin.

Bepaal de kritische druk voor waterstof als ongeveer 13 atmosfeer (atm). Dit is de minimale druk die nodig is om waterstof bij zijn kritische temperatuur vloeibaar te houden. Deze kritieke punten bieden de parameters om waterstof een vloeistof te houden.

Onderzoek het regeneratieve koelproces. Deze methode brengt gas onder druk en laat het uitzetten. Hierdoor kan het gas warmte uit de omgeving halen en zo koelen. Het gas wordt vervolgens door een warmtewisselaar gevoerd, die het gas afkoelt, waardoor het wordt gecomprimeerd. Dit proces wordt herhaald totdat het gas voldoende afkoelt om vloeibaar te worden.

Pas het regeneratieve koelproces toe om waterstof vloeibaar te maken zoals het voor het eerst werd uitgevoerd door James Dewar in 1898. Breng de waterstof onder druk op 180 atm en koel hem af met vloeibare stikstof. Laat de waterstof uitzetten door een klep die ook wordt gekoeld door vloeibare stikstof.

Herhaal stap 4 totdat de waterstof vloeibaar is geworden. Het experiment van Dewar leverde ongeveer 20 kubieke centimeter (CC's) vloeibare waterstof op, wat ongeveer 1 procent van de waterstof in het experiment was.