Indhold
- TL; DR (for lang; læste ikke)
- Brug af flydende brint
- At omdanne gas til væske
- Kommer til kritisk pres
- At holde tingene køligt
Brint er det mest rigelige element i universet. Sammensat af et proton og et elektron er det det letteste element, der er kendt for menneskeheden - og på grund af dets evne til at transportere energi sammen med dens overflod på Jorden kan brint være nøglen til en renere og mere effektiv strømforsyning. Når det gælder opgaven med at opbevare brint til brug, er der imidlertid en forhindring at fjerne: Hydrogen findes som en gas som standard, men er mest nyttig, når den opbevares som en væske. Desværre er flydende brint ikke så let som at omdanne damp til flydende vand. Det kræver meget mere arbejde at skabe flydende brint - men metoder til at gøre det har eksisteret i næsten 150 år, og forskere gør det lettere hele tiden.
TL; DR (for lang; læste ikke)
Mens brint væskes primært for at lagre store mængder af elementet på én gang, anvendes flydende brint som kryogen kølevæske, som en komponent i avancerede brændselsceller og som en kritisk komponent i det brændstof, der bruges til at drive motorerne i rumskyttelbiler. For at flydende brint skal det bringes til sit kritiske tryk og derefter afkøles til temperaturer under 33 grader Kelvin.
Brug af flydende brint
Mens forskere stadig undersøger måder at omdanne brint til en nyttig, storstilet strømkilde, bruges flydende brint til en række anvendelser. Mest berømt bruger NASA og andre rumfartsbureauer en kombination af flydende brint og andre gasser som ilt og fluor til at drive store raketter - og uden for jordens atmosfære bruges brint, der er opbevaret i flydende form, som drivmiddel til at flytte rumkøretøjer. På Jorden har flydende brint også fundet udbredt anvendelse som et kryogent kølevæske og som en komponent i avancerede brændselsceller, der en dag kan drive biler, hjem og fabrikker.
At omdanne gas til væske
Ikke alle elementer opfører sig det samme under det naturlige temperaturområde, atmosfæretrykket og jordens tyngdekraft. Vand er unikt ved at det kan skifte mellem dets faste, flydende og gasformige tilstande under disse forhold, men jern er fast som standard - mens brint normalt er gas. Faststoffer kan omdannes til væsker og til sidst gasser ved at tilføre varme, indtil elementet når dets smelte- og derefter kogepunkt, og gasser fungerer baglæns: Uanset grundlæggende sammensætning kan en gas kondenseres ved at afkøle det, dreje til væske på tidspunktet for kondens og fast ved frysepunktet. For effektivt at opbevare og transportere brint til brug skal det gasformige element først omdannes til en væske, men elementer som brint, der findes på Jorden som gasser som standard, kan ikke bare køles for at omdanne dem til væsker. Disse gasser skal først tryksættes for at skabe forhold, hvor det flydende element kan eksistere.
Kommer til kritisk pres
Hydrogener kogepunkt er utroligt lavt - på lige under 21 grader Kelvin (ca. -421 grader Fahrenheit) vil flydende brint blive til en gas. Og fordi rent brint er utroligt antændeligt, er det første skridt til at flydende brint for sikkerheds skyld at bringe det til sit kritiske tryk - det punkt, hvor selv brint er ved dets kritiske temperatur (temperaturen, ved hvilken trykket alene ikke kan vende en gas i en væske), vil den blive tvunget til at flyde. Brint pumpes gennem en række kondensatorer, gasspjældsventiler og kompressorer for at bringe det til sit tryk på 13 bar eller omtrent 13 gange Jordens almindelige atmosfæretryk. Mens dette sker, afkøles brintet for at holde det i sin flydende form.
At holde tingene køligt
Mens brint altid skal tryksættes for at opretholde en flydende tilstand, kan processen med at afkøle det for at holde det en væske afvige. Små, specialiserede køleenheder kan bruges, ligesom kraftige varmevekslere der fungerer sammen med trykprocessen. Uanset hvad skal hydrogengassen bringes under mindst 33 grader Kelvin (hydrogelkritisk temperatur) for at blive en væske. Disse temperaturer skal opretholdes på alle tidspunkter for at sikre, at det flydende brint forbliver i denne form; ved temperaturer lige under 21 grader Kelvin når du brintkogepunktet, og det flydende element begynder at vende tilbage til sin gasformige tilstand. Denne temperatur- og trykvedligeholdelse er det, der gør lagring, transport og anvendelse af flydende brint så dyrt i øjeblikket.