Flydende brint er en af tilstandene for aggregering af brint. Der er også en gasformig og fast tilstand af dette element. Og hvis den gasformige form er velkendt af mange, så rejser de to andre ekstreme tilstande spørgsmål.
Historie
Flydende brint blev først opnået i 30'erne af forrige århundrede, men før det er kemien nået langt med at mestre denne metode til gaslagring og anvendelse.
Kunstig køling begyndte at blive brugt eksperimentelt i midten af det attende århundrede i England. I 1984 blev der opnået flydende svovldioxid og ammoniak. Baseret på disse undersøgelser blev det første køleskab udviklet tyve år senere, og 30 år senere indgav Perkins et officielt patent på sin opfindelse. I 1851, på den anden side af Atlanterhavet, hævdede John Gorey rettighederne til at skabe et klimaanlæg.
Det kom først til brint i 1885, da polakken Wroblewski meddelte i sin artikel, at kogepunktet for dette grundstof er 23 Kelvin, toptemperaturen er 33 Kelvin, og det kritiske tryk er 13 atmosfærer. Efter denne udtalelse forsøgte James Dewar at skabe flydende brint islutningen af 1800-tallet, men han fik ikke et stabilt stof.
Fysiske egenskaber
Denne aggregeringstilstand er karakteriseret ved en meget lav densitet af stof - hundrededele af gram pr. kubikcentimeter. Dette gør det muligt at bruge relativt små beholdere til at opbevare flydende brint. Kogepunktet er kun 20 Kelvin (-252 Celsius), og dette stof fryser allerede ved 14 Kelvin.
Væsken er lugtfri, farveløs og smagløs. Blanding af det med ilt kan føre til en eksplosion halvdelen af tiden. Ved at nå kogepunktet omdannes brint til en gasform, og dets volumen øges med 850 gange.
Efter fortætning anbringes brinten i isolerede beholdere, der holdes ved lavt tryk og ved temperaturer mellem 15 og 19 Kelvin.
brintoverflod
Flydende brint fremstilles kunstigt og forekommer ikke i det naturlige miljø. Hvis vi ikke tager højde for aggregerede tilstande, så er brint det mest almindelige grundstof ikke kun på planeten Jorden, men også i universet. Stjerner (inklusive vores sol) er sammensat af det, mellemrummet mellem dem er fyldt med det. Brint deltager i fusionsreaktioner og kan også danne skyer.
I jordskorpen optager dette grundstof kun omkring en procent af den samlede mængde stof. Dets rolle i vores økosystem kan forstås af det faktum, at antallet af brintatomer er næst efter ilt i antal. Næsten alt på vores planetreserver H2 er i bundet tilstand. Brint er en integreret del af alle levende væsener.
Brug
Flydende brint (temperatur -252 grader Celsius) bruges i form af en form til opbevaring af benzin og andre derivater af olieraffinering. Derudover skabes der i øjeblikket transportkoncepter, der kunne bruge flydende brint som brændstof i stedet for naturgas. Dette ville reducere omkostningerne ved at udvinde værdifulde mineraler og reducere emissionerne til atmosfæren. Men indtil videre er det optimale motordesign ikke blevet fundet.
Flydende brint bruges aktivt af fysikere som kølemiddel i deres eksperimenter med neutroner. Da massen af elementarpartiklen og brintkernen er næsten lige store, er udvekslingen af energi mellem dem meget effektiv.
Fordele og forhindringer
Flydende brint kan bremse opvarmningen af atmosfæren og reducere mængden af drivhusgasser, hvis det bruges som brændstof til biler. Når det interagerer med luft (efter at have passeret gennem en forbrændingsmotor), vil der blive dannet vand og en lille mængde nitrogenoxid.
Denne idé har dog sine egne vanskeligheder, for eksempel måden gassen opbevares og transporteres på, samt den øgede risiko for antændelse eller endda eksplosion. Selv med alle forholdsregler kan brintfordampning ikke forhindres.
Raketbrændstof
Flydende brint (opbevaringstemperatur op til 20 Kelvin) er en af dedrivmiddelkomponenter. Den har flere funktioner:
- Køling af motorkomponenter og beskyttelse af dysen mod overophedning.
- Tilsyning efter blanding med ilt og opvarmning.
Moderne raketmotorer kører på en brint-ilt-kombination. Dette hjælper med at opnå den rigtige hastighed til at overvinde jordens tyngdekraft og samtidig forhindre alle dele af flyet i at udsætte dem for for høje temperaturer.
I øjeblikket er der kun én raket, der bruger brint som brændstof. I de fleste tilfælde er flydende brint nødvendigt for at adskille raketters øverste stadier eller i de enheder, der vil gøre det meste af arbejdet i et vakuum. Der har været forslag fra forskere om at bruge en halvfrossen form af dette element til at øge dets tæthed.
