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수소는 우주에서 가장 풍부한 요소입니다. 하나의 양성자와 하나의 전자로 구성되어 있으며 인류에게 알려진 가장 가벼운 요소입니다. 지구상에서 풍부한 에너지와 함께 에너지를 운반 할 수있는 능력 때문에 수소가보다 깨끗하고 효율적인 전원 공급 장치의 열쇠가 될 수 있습니다. 그러나 사용을 위해 수소를 저장하는 작업에는 다음과 같은 장애물이 있습니다. 수소는 기본적으로 가스로 존재하지만 액체로 저장 될 때 가장 유용합니다. 불행히도, 수소를 액화시키는 것은 증기를 액체 물로 바꾸는 것만 큼 쉽지 않습니다. 액체 수소를 만드는 데 훨씬 더 많은 작업이 필요합니다. 그러나 그렇게하는 방법은 거의 150 년 동안 존재 해 왔으며 과학자들은 항상 더 쉽게 만들고 있습니다.
TL; DR (너무 길고 읽지 않음)
수소는 주로 대량의 원소를 한 번에 저장하기 위해 액화되지만 액체 수소는 극저온 냉각제, 고급 연료 전지의 구성 요소 및 우주 왕복선의 엔진에 동력을 공급하는 데 사용되는 연료의 중요한 구성 요소로 사용됩니다. 수소를 액화하려면 임계 압력이되게 한 다음 33도 이하의 온도로 냉각시켜야합니다.
액체 수소 사용
과학자들은 여전히 수소를 유용한 대규모 전원으로 전환하는 방법을 연구하고 있지만 액체 수소는 다양한 응용 분야에 사용됩니다. NASA와 다른 우주 기관들은 액체 로켓과 산소 및 불소와 같은 다른 가스의 조합을 사용하여 대형 로켓에 동력을 공급합니다. 지구 대기권 밖에서는 액체 형태로 저장된 수소가 우주 차량을 움직이기위한 추진 제로 사용됩니다. 지구상에서, 액체 수소는 극저온 냉각제로서 그리고 언젠가 자동차, 가정 및 공장에 동력을 공급할 수있는 고급 연료 전지의 구성 요소로서 널리 사용되어왔다.
가스를 액체로 전환
지구의 자연 온도 범위, 대기압 및 중력 하에서 모든 요소가 동일하게 작동하는 것은 아닙니다. 물은 이러한 조건에서 고체, 액체 및 기체 상태 사이에서 이동할 수 있다는 점에서 독특하지만, 철은 기본적으로 단단하지만 수소는 일반적으로 가스입니다. 원소가 녹고 비등점에 도달 할 때까지 열을 가해 고체를 액체로 전환하고 마지막으로 가스를 발생시킬 수 있으며 가스는 역으로 작용합니다 : 원소 조성에 관계없이 가스를 냉각시켜 액화 할 수 있습니다. 결빙점에서 응결 및 고체. 사용하기 위해 효과적으로 수소를 저장하고 수송하기 위해, 가스 요소는 먼저 액체로 변해야하지만, 기본적으로 지구에 존재하는 수소와 같은 요소는 기본적으로 냉각되어 액체로 변할 수는 없습니다. 액체 요소가 존재할 수있는 조건을 만들려면 이러한 가스를 먼저 가압해야합니다.
임계 압력에오고
수소 비등점은 켈빈 21도 (화씨 -421도) 미만으로 매우 낮아서 액체 수소가 가스로 변합니다. 그리고 순수한 수소는 믿을 수 없을 정도로 가연성이기 때문에 안전을 위해 수소를 액화하는 첫 번째 단계는 수소를 임계 온도 (수소가 임계 온도 (압력만으로도 가스만으로 돌릴 수없는 온도)에있을 때)로 만드는 임계 압력으로 만드는 것입니다. 액체에 담그면 액화됩니다. 수소는 일련의 응축기, 스로틀 밸브 및 압축기를 통해 펌핑되어 13bar의 압력 또는 지구의 표준 대기압의 약 13 배가됩니다. 이것이 발생하는 동안, 수소는 액체 형태로 유지되도록 냉각된다.
물건을 시원하게 유지
액체 상태를 유지하려면 수소를 항상 가압해야하지만 액체를 유지하기 위해 냉각하는 과정은 다를 수 있습니다. 가압 공정과 함께 작동하는 강력한 열 교환기처럼 소형의 특수 냉각 장치를 사용할 수 있습니다. 어쨌든, 수소 가스는 액체가 되려면 최소 33도 (켈빈 수소 임계 온도)로 가져와야합니다. 액체 수소가 그 형태로 유지되도록하기 위해 이러한 온도는 항상 유지되어야한다; 21도 미만의 온도에서 끓는점에 도달하면 액체 성분이 기체 상태로 돌아 오기 시작합니다. 이러한 온도 및 압력 유지는 액체 수소 저장, 운송 및 사용을 현재 매우 비싸게 만듭니다.