Inhoud
Waterstof komt van nature voor in gasvormige toestand. De gassen veranderen hun temperatuur en druk wanneer ze worden toegepast en verwijderen warmte en druk. Volgens de Astronautix-website wordt waterstof vloeibaar bij 20,24 ° K, of -252,87 ° C. Ze bereiken een temperatuur die zo laag is dat ze veel energie verbruiken, maar het Joule-Thomson-effect verzwakt het proces. Dit effect bepaalt het gedrag van gassen wanneer ze een drukverandering ondergaan. Voor de meeste gassen verlaagt een drukval de omgevingstemperatuur, maar het gedrag keert om wanneer de temperatuur tot een bepaald punt daalt. Voor waterstof en helium is dit het tegenovergestelde: bij extreem lage temperaturen zorgt een stijging van de druk ervoor dat de gastemperatuur daalt.
Het Joule-Thomson-effect
Regeneratieve koeling
Volgens NASA werkt regeneratieve koeling door een gecomprimeerd gas te laten uitzetten. Koelvloeistofwaterstoffabrikanten gebruiken dit proces meestal.Eerst brengen ze de afgekoelde waterstof tot een bepaalde concentratie vloeibare stikstof, waardoor de temperatuur nog verder daalt. Wanneer het gas uitzet, verliest zijn omgeving warmte en gaat het door een warmtewisselaar. Bij vloeibare waterstof vindt expansie plaats via een klep die in contact staat met vloeibare stikstof. De waterstof kan vervolgens opnieuw onder druk worden gebracht en het proces kan worden herhaald tot het vloeibaar wordt.
Opslag van vloeibare waterstof
De HILTech-website legt uit dat waterstof in zijn natuurlijke staat niet effectief kan worden opgeslagen vanwege zijn extreem lage dichtheid en vluchtigheid. Vloeibaar maken, chemisch binden of persen zijn manieren van opslag, maar ze hebben hun nadelen. Vloeibaar maken vereist een enorme hoeveelheid energie om de temperatuur laag te houden, en compressie vereist een hoogwaardige afdichting vanwege de kleine omvang van de waterstofmoleculen. De chemische binding creëert een elektromagnetische binding tussen de waterstofmoleculen en een ander element. Volgens HILTech moeten verbindingen voor het afvangen van waterstof vloeistoffen of metalen zijn. Deze materialen dragen elektrische lading gemakkelijker, vooral bij lagere temperaturen; daarom werken ze goed om chemische en elektromagnetische verbindingen mogelijk te maken.
