Kandungan
- TL; DR (Terlalu Panjang, Tidak Baca)
- Penggunaan Hidrogen Cecair
- Menghidupkan Gas ke Cecair
- Datang ke Tekanan Kritikal
- Menjaga Perkara yang Cool
Hidrogen adalah unsur yang paling banyak di alam semesta. Terdiri daripada satu proton dan satu elektron, ia adalah unsur paling ringan yang diketahui oleh manusia - dan kerana keupayaannya untuk membawa tenaga bersama dengan kelimpahannya di Bumi, hidrogen mungkin menjadi kunci kepada bekalan tenaga yang lebih bersih dan lebih cekap. Walau bagaimanapun, apabila tugas menyimpan hidrogen untuk digunakan, terdapat halangan untuk membersihkan: Hidrogen wujud sebagai gas secara lalai tetapi paling berguna apabila disimpan sebagai cecair. Malangnya, hidrogen tidak mencairkan semudah menghidupkan wap ke dalam air cair. Ia memerlukan lebih banyak kerja untuk mencipta hidrogen cecair - tetapi kaedah untuk melakukannya telah wujud selama hampir 150 tahun, dan saintis membuatnya lebih mudah sepanjang masa.
TL; DR (Terlalu Panjang, Tidak Baca)
Walaupun hidrogen cair terutamanya untuk menyimpan sejumlah besar elemen sekaligus, hidrogen cecair digunakan sebagai penyejuk kriogenik, sebagai komponen sel bahan bakar lanjutan dan sebagai komponen kritikal bahan api yang digunakan untuk menggerakkan enjin angkasa angkasa. Untuk hydrogen cecair, ia mesti dibawa ke tekanan kritikal dan kemudian disejukkan ke suhu di bawah 33 darjah Kelvin.
Penggunaan Hidrogen Cecair
Walaupun saintis masih meneliti cara untuk menjadikan hidrogen menjadi sumber kuasa besar, hidrogen cecair digunakan untuk pelbagai aplikasi. Paling terkenal, NASA dan agensi angkasa lain menggunakan gabungan hidrogen cair dan gas lain seperti oksigen dan fluorin untuk memaksa roket besar - dan di luar suasana Bumi, hidrogen yang tersimpan dalam bentuk cecair digunakan sebagai pendorong untuk memindahkan kenderaan angkasa. Di Bumi, hidrogen cecair juga telah menemui penggunaan yang meluas sebagai penyejuk kriogenik dan sebagai komponen sel bahan bakar canggih yang mungkin satu hari kuasa kereta, rumah dan kilang.
Menghidupkan Gas ke Cecair
Tidak semua elemen bertindak sama di bawah julat suhu semulajadi, tekanan atmosfera dan graviti bumi. Air adalah unik kerana ia boleh beralih antara keadaan pepejal, cecair dan gas di bawah syarat-syarat ini, tetapi besi adalah pepejal secara lalai - manakala hidrogen biasanya gas. Pepejal boleh dihidupkan ke cecair dan akhirnya gas dengan menggunakan haba sehingga unsur mencapai lelehannya dan kemudian didih, dan gas bekerja secara terbalik: Terlepas dari komposisi unsur, gas boleh dicairkan dengan menyejukkannya, beralih kepada cecair pada titik pemeluwapan dan pepejal pada titik pembekuan. Untuk menyimpan dan mengangkut hidrogen dengan berkesan untuk digunakan, elemen gas harus terlebih dahulu diubah menjadi cecair, tetapi unsur-unsur seperti hidrogen yang wujud di bumi sebagai gas secara lalai tidak boleh disejukkan untuk menjadikannya cecair. Gas-gas ini mesti ditekan terlebih dahulu, untuk mewujudkan keadaan di mana unsur cecair boleh wujud.
Datang ke Tekanan Kritikal
Hidrogens titik didih sangat rendah - hanya di bawah 21 darjah Kelvin (kira-kira -421 darjah Fahrenheit), hidrogen cecair akan menjadi gas. Dan kerana hidrogen tulen sangat mudah terbakar, demi kepentingan safetys langkah pertama untuk mencairkan hidrogen adalah untuk membawanya ke tekanan kritikal - titik di mana, walaupun hidrogen berada pada suhu kritisnya (suhu di mana tekanan sahaja tidak dapat mengubah gas ke dalam cecair), ia akan dipaksa untuk mencairkan. Hidrogen dipam melalui satu siri kondenser, injap pendikit dan pemampat untuk membawanya ke tekanan 13 bar, atau kira-kira 13 kali tekanan atmosfera standard Bumi. Walaupun ini berlaku, hidrogen disejukkan untuk menyimpannya dalam bentuk cecairnya.
Menjaga Perkara yang Cool
Walaupun hidrogen mesti sentiasa bertekanan untuk mengekalkan keadaan cecair, proses penyejukannya untuk memastikan cecair boleh berbeza. Unit penyejukan kecil yang khusus boleh digunakan, seperti penukar haba yang kuat yang berfungsi bersama proses penekanan. Terlepas dari itu, gas hidrogen mesti dibawa di bawah sekurang-kurangnya 33 darjah Kelvin (suhu hidrogen kritikal) untuk menjadi cecair. Suhu ini mesti dikekalkan pada setiap masa untuk memastikan hidrogen cecair kekal dalam bentuk itu; pada suhu hanya di bawah 21 darjah Kelvin, anda mencapai titik didih hidrogen, dan unsur cecair akan mula kembali ke keadaan gasnya. Penyelenggaraan suhu dan tekanan ini adalah apa yang menyimpan, mengangkut dan menggunakan hidrogen cair yang sangat mahal pada masa ini.