Жидкий водород (LH2 или LH2 ) представляет собой жидкое состояние элемента водорода . Водород встречается в природе в молекулярной форме H 2 . [4]
Чтобы существовать в виде жидкости, H 2 должен быть охлажден ниже критической точки 33 K. Однако, чтобы он был в полностью жидком состоянии при атмосферном давлении , H 2 необходимо охладить до 20,28 К (-252,87 ° C; -423,17 ° F). [5] Распространенный метод получения жидкого водорода включает в себя компрессор , напоминающий реактивный двигатель как по внешнему виду, так и по принципу действия. Жидкий водород обычно используется в качестве концентрированной формы хранения водорода .. Хранение в виде жидкости занимает меньше места, чем хранение в виде газа при нормальной температуре и давлении. Однако плотность жидкости очень низкая по сравнению с другими распространенными видами топлива. После сжижения его можно хранить в жидком состоянии в контейнерах под давлением и с теплоизоляцией. [6]
Есть два спиновых изомера водорода ; жидкий водород состоит из 99,79% параводорода и 0,21% ортоводорода. [5]
В 1885 году Зигмунт Флоренти Врублевски опубликовал критическую температуру водорода, равную 33 К; критическое давление 13,3 атмосферы; температура кипения 23 К.
Водород был сжижен Джеймсом Дьюаром в 1898 году с использованием регенеративного охлаждения и его изобретения, вакуумной колбы . Первый синтез стабильного изомера жидкого водорода, параводорода, был осуществлен Паулем Хартеком и Карлом Фридрихом Бонхёффером в 1929 году.
Два ядра в молекуле диводорода могут иметь два разных спиновых состояния. Параводород, в котором два ядерных спина антипараллельны, более стабилен, чем ортоводород, в котором они параллельны. При комнатной температуре газообразный водород в основном находится в орто-изомерной форме из-за тепловой энергии, но орто-обогащенная смесь метастабильна только при сжижении при низкой температуре. Он медленно подвергается экзотермической реакции , превращаясь в пара-изомер, при этом выделяется достаточно энергии в виде тепла, чтобы часть жидкости закипела. [7] Чтобы предотвратить потерю жидкости при длительном хранении, ее намеренно превращают в пара-изомер в рамках производственного процесса, как правило, с использованиемкатализатор , такой как оксид железа (III) , активированный уголь , платинированный асбест, редкоземельные металлы, соединения урана, оксид хрома (III) или некоторые соединения никеля. [7]