Hidrojeni kioevu ni mojawapo ya majimbo ya muunganisho wa hidrojeni. Pia kuna hali ya gesi na imara ya kipengele hiki. Na ikiwa umbo la gesi linajulikana vyema na wengi, basi hali zingine mbili kali huzua maswali.
Historia
Hidrojeni kioevu ilipatikana tu katika miaka ya thelathini ya karne iliyopita, lakini kabla ya hapo, kemia imekuja kwa njia ndefu katika kufahamu njia hii ya kuhifadhi na kutumia gesi.
Upoezaji Bandia ulianza kutumika kwa majaribio katikati ya karne ya kumi na nane nchini Uingereza. Mnamo 1984, dioksidi ya sulfuri iliyoyeyuka na amonia ilipatikana. Kulingana na masomo haya, miaka ishirini baadaye jokofu la kwanza lilitengenezwa, na miaka thelathini baadaye Perkins aliwasilisha hati miliki rasmi ya uvumbuzi wake. Mnamo 1851, kwa upande mwingine wa Bahari ya Atlantiki, John Gorey alidai haki za kuunda kiyoyozi.
Ilikuja kwa hidrojeni mwaka wa 1885 pekee, wakati Pole Wroblewski alitangaza katika makala yake ukweli kwamba kiwango cha kuchemsha cha kipengele hiki ni 23 Kelvin, joto la juu ni 33 Kelvin, na shinikizo muhimu ni 13 anga. Baada ya taarifa hii, James Dewar alijaribu kuunda kioevu hidrojeni ndanimwisho wa karne ya 19, lakini hakupata kitu thabiti.
Tabia za kimwili
Hali hii ya kujumlisha ina sifa ya msongamano mdogo sana wa maada - mia ya gramu kwa kila sentimita ya ujazo. Hii inafanya uwezekano wa kutumia vyombo vidogo kiasi kuhifadhi hidrojeni kioevu. Kiwango cha mchemko ni Kelvin 20 pekee (-252 Selsiasi), na dutu hii hugandisha tayari ifikapo 14 Kelvin.
Kioevu hakina harufu, hakina rangi na hakina ladha. Kuichanganya na oksijeni kunaweza kusababisha mlipuko wa nusu wakati. Inapofikia kiwango cha kuchemka, hidrojeni hubadilika kuwa hali ya gesi, na ujazo wake huongezeka kwa mara 850.
Baada ya kuyeyushwa, hidrojeni huwekwa kwenye vyombo vilivyowekwa maboksi ambavyo huwekwa kwenye shinikizo la chini na kwenye halijoto kati ya 15 na 19 Kelvin.
Wingi wa haidrojeni
Hidrojeni kioevu hutengenezwa kwa njia ya bandia na haitokei katika mazingira asilia. Ikiwa hatuzingatii majimbo ya jumla, basi hidrojeni ndio kitu cha kawaida sio tu kwenye sayari ya Dunia, bali pia Ulimwenguni. Nyota (pamoja na Jua letu) imeundwa nayo, nafasi kati yao imejazwa nayo. Hidrojeni hushiriki katika utendakazi wa muunganisho na pia inaweza kuunda mawingu.
Katika ukoko wa dunia, kipengele hiki huchukua tu asilimia ya jumla ya kiasi cha maada. Jukumu lake katika mfumo wa ikolojia linaweza kuthaminiwa na ukweli kwamba idadi ya atomi za hidrojeni ni ya pili baada ya oksijeni kwa idadi. Karibu kila kitu kwenye sayari yetuakiba H2 ziko katika hali ya kufungwa. Haidrojeni ni sehemu muhimu ya viumbe vyote vilivyo hai.
Tumia
Hidrojeni kioevu (joto -252 digrii Selsiasi) hutumika katika umbo la uhifadhi wa petroli na viini vingine vya usafishaji mafuta. Kwa kuongezea, dhana za usafirishaji kwa sasa zinaundwa ambazo zinaweza kutumia hidrojeni iliyoyeyuka kama mafuta badala ya gesi asilia. Hii ingepunguza gharama ya kuchimba madini yenye thamani na kupunguza utoaji wa hewa kwenye angahewa. Lakini hadi sasa, muundo bora wa injini haujapatikana.
Hidrojeni kioevu hutumiwa kikamilifu na wanafizikia kama kipozezi katika majaribio yao ya neutroni. Kwa kuwa wingi wa chembe ya msingi na kiini cha hidrojeni ni karibu sawa, ubadilishanaji wa nishati kati yao ni mzuri sana.
Faida na vikwazo
Hidrojeni kioevu inaweza kupunguza kasi ya ujoto wa angahewa na kupunguza kiasi cha gesi chafuzi ikitumika kama mafuta ya magari. Inapoingiliana na hewa (baada ya kupita kwenye injini ya mwako ya ndani), maji na kiasi kidogo cha oksidi ya nitrojeni itaundwa.
Hata hivyo, wazo hili lina matatizo yake yenyewe, kwa mfano, jinsi gesi inavyohifadhiwa na kusafirishwa, pamoja na kuongezeka kwa hatari ya kuwaka au hata mlipuko. Hata kwa tahadhari zote, uvukizi wa hidrojeni hauwezi kuzuiwa.
mafuta ya roketi
Hidrojeni kioevu (joto la kuhifadhi hadi 20 Kelvin) ni mojawapo yavipengele vya propellant. Ina vipengele kadhaa:
- Vipengee vya injini ya kupoeza na kulinda pua dhidi ya joto kupita kiasi.
- Inatoa msukumo baada ya kuchanganya na oksijeni na kupasha joto.
Injini za kisasa za roketi zinaendeshwa kwa mseto wa hidrojeni-oksijeni. Hii husaidia kufikia kasi ifaayo ya kushinda uzito wa dunia na wakati huo huo kuzuia sehemu zote za ndege zisionyeshwe na joto kali kupita kiasi.
Kwa sasa, kuna roketi moja tu inayotumia hidrojeni kama nishati. Mara nyingi, hidrojeni kioevu inahitajika ili kutenganisha hatua za juu za roketi au katika vifaa hivyo ambavyo vitafanya kazi nyingi katika utupu. Kumekuwa na mapendekezo kutoka kwa watafiti kutumia fomu iliyoganda nusu ya kipengele hiki ili kuongeza msongamano wake.
