ไฮโดรเจนเหลว

ไฮโดรเจนเหลว (อังกฤษ: liquid hydrogen; LH2 หรือ LH₂) คือสถานะของเหลวของธาตุไฮโดรเจนตามธรรมชาติ อยู่ในรูปแบบของโมเลกุล H₂ การที่ไฮโดรเจนจะอยู่ในสภาพของเหลวได้นั้น ตัวโมเลกุลไฮโดรเจนต้องมีอุณหภูมิต่ำกว่าจุดวิกฤต 33 K อย่างไรก็ตาม สำหรับกรณีที่จะให้ไฮโดรเจนอยู่ในสภาพของเหลวโดยสมบูรณ์โดยไม่ระเหยในอุณหภูมิห้องต้องมีอุณหภูมิต่ำกว่า 20.28 K (−423.17 °F/−252.87°C). หนึ่งในวิธีการที่พบบ่อยของการใช้งานของไฮโดรเจนเหลวเกี่ยวข้องกับตัวคอมเพรสเซอร์ที่มีลักษณะคล้ายคลึงกับเครื่องยนต์ไอพ่นทั้งรูปร่างหน้าตาและหลักการทางทฤษฎี ไฮโดรเจนเหลวโดยปกติจะใช้การจัดเก็บไฮโดรเจนในรูปแบบที่มีความเข้มข้น ในขณะที่ก๊าซใด ๆ การจัดเก็บเป็นของเหลวจะใช้พื้นที่น้อยกว่าการจัดเก็บเป็นก๊าซที่อุณหภูมิและความดันปกติ อย่างไรก็ตาม, ความหนาแน่นของของเหลวไฮโดรเจนนี้อยู่ในระดับต่ำมากเมื่อเทียบกับเชื้อเพลิงอื่น ๆ ทั่วไป เมื่อทำให้เป็นของเหลวมันสามารถเก็บรักษาให้เป็นของเหลวในภาชนะที่มีแรงดันและฉนวนกันความร้อนได้

ไฮโดรเจนเหลว
ชื่อตาม IUPAC	Liquid Hydrogen
ชื่ออื่น	Hydrogen (cryogenic liquid); Hydrogen, refrigerated liquid; LH2, Para Hydrogen
เลขทะเบียน
เลขทะเบียน CAS	[1333-74-0]^[CAS]
PubChem	783
UN number	1966
KEGG	C00282
ChEBI	33251
RTECS number	MW8900000
SMILES	[HH]
InChI	1/H2/h1H
ChemSpider ID	762
คุณสมบัติ
สูตรโมเลกุล	H2
มวลโมเลกุล	2.02 g mol^−1
ลักษณะทางกายภาพ	Colorless liquid
ความหนาแน่น	70.85 kg·m^−3 (4.423 lb./cu.ft)
จุดหลอมเหลว	−259.14 °C (−434.45 °F, 14.01 K)
จุดเดือด	−252.87 °C (−423.17 °F, 20.28 K)
ความอันตราย
การจำแนกของ EU
NFPA 704	4 3 0
อุณหภูมิที่ติดไฟด้วยตัวเอง	571 °C (1060 °F)
Explosive limits	LEL 4.0 %; UEL 74.2 % (in air)
หากมิได้ระบุเป็นอื่น ข้อมูลข้างต้นนี้คือข้อมูลสาร ณ ภาวะมาตรฐานที่ 25 °C, 100 kPa
สถานีย่อย:เคมี

ไฮโดรเจนเหลวประกอบไปด้วย parahydrogen 99.79%, orthohydrogen 0.21%

ประวัติ

ในปี 1885 ซิกเมนต์ ฟลอเรนที เว็บบลิวสกี (Zygmunt Florenty Wroblewski) ได้ตีพิมพ์เผยแพร่ว่าไฮโดรเจนมีอุณหภูมิวิกฤตเป็น 33 K; ความดันวิกฤตที่ 13.3 เท่าของความดันบรรยากาศ; และจุดเดือดที่ 23 K แก๊สไฮโดรเจนถูกทำให้เป็นของเหลวได้โดยเจมส์ ดิววอร์ (James Dewar) ในปี 1898 โดยใช้การระบายความร้อนที่เกิดซ้ำ (regenerative cooling) และโดยการใช้สิ่งประดิษฐ์ของเขา, คือ กระติกสุญญากาศ (vacuum flask) การสังเคราะห์ครั้งแรกของรูปแบบไอโซเมอร์ที่มีเสถียรภาพของไฮโดรเจนเหลว, parahydrogen ประสบความสำเร็จโดยพอล ฮาร์เท็ค (Paul Harteck) และคาร์ล ฟรีดริช บานโฮฟเฟอร์ (Karl Friedrich Bonhoeffer) ในปี 1929

สปินไอโซเมอร์ของไฮโดรเจน

ไฮโดรเจนที่อุณหภูมิห้องส่วนใหญ่ประกอบด้วยรูปแบบของ orthohydrogen หลังจากการผลิต, ไฮโดรเจนเหลวจะอยู่ในสภาวะกึ่งเสถียรและจะต้องถูกแปลงให้อยู่ในรูปแบบของพาราไฮโดรเจน ไอโซเมอร์ (parahydrogen isomer) เพื่อหลีกเลี่ยงปฏิกิริยาคายความร้อนที่เกิดขึ้นเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงที่อุณหภูมิต่ำ, นี้มักจะดำเนินการโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาเช่นเหล็ก (III) ออกไซด์, ถ่านกัมมันต์, ใยหินแพลทติไนซ์, (platinized asbestos), โลหะหายาก, สารประกอบยูเรเนียม, โครเมียม (III) ออกไซด์, หรือสารประกอบนิกเกิลบางอย่าง

อ้างอิง

1. Thermophysical Properties of Hydrogen , nist.gov, accessed 2012-09-14 อ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ไม่สมเหตุสมผล มีนิยามชื่อ "h" หลายครั้งด้วยเนื้อหาต่างกัน
2. IPTS-1968, iupac.org, accessed 2009-06-12
3. Chemical elements data references
4. Properties Of Gases. Roymech.co.uk. Retrieved on 2011-08-28.
5. Liquid Air/LH2. Astronautix.com. Retrieved on 2011-08-28.
6. Ortho-Para conversion. Page 13. (PDF) . Retrieved on 2011-08-28.