A folyékony hidrogén van a dihidrogén hűtjük harmatpontja alatt, van 20,28 Kelvin fok ( -252,87 ° C ) át atmoszferikus nyomáson ( 101 325 Pa ). Ezután a sűrűsége 70,973 kg / m 3 .
Az asztronautikai alkalmazásokra általában az LH2 rövidítés utal . Valóban az egyik folyékony üzemanyag, amelyet a felszálláskor használnak leginkább, például az amerikai űrsikló , a Delta IV hordozórakéta vagy az Ariane 5 hordozórakéta .
A skót vegyész és fizikus James Dewar volt az első, hogy sikeres, 1899-ben, a cseppfolyósító hidrogénatom, kombinálásával mechanikai hűtés a gáz adiabatikus tágulása . Folyamatát egy másik vegyész és fizikus, a francia Georges Claude javította , hogy megkapja azt, amit Claude ciklusa óta hívnak :
Egy másik eljárás, a Brayton ciklus , használ folyékony hélium (a csak gázt elfolyósodni alatti hőmérsékleten, hogy a dihidrogén ) keverve argon (megemelni az átlagos molekulatömeg annak érdekében, hogy ez termodinamikailag hatékonyabb kompressziós hűtési fázisban).
A hidrogén elméleti cseppfolyósítási energiája (ideális működés) körülbelül 14 MJ / kg a légköri nyomástól, vagyis tizenhatszor nagyobb, mint egy ekvivalens tömegű dinitrogén cseppfolyósítása .
A folyékony hidrogén sűrűsége alacsony, így az adott térfogatú folyékony hidrogénben lévő hidrogénatomok száma alacsonyabb, mint néhány folyékony szénhidrogén esetében . Egy adott térfogatú folyékony hidrogén égési hője kisebb, mint e térfogatú szénhidrogéneké.
Demonstráció A folyékony hidrogén sűrűsége = 70,973 kg / m 3 . A H móljainak száma 1 m 3 folyékony H 2-ban = 70,973 • 1000 / 1,00794 = 70 414 mol / m 3 . Sűrűsége oktán (C 8 H 18 ) = 700 kg / m 3 . Az oktán moláris tömege = 114,2285 g / mol. Az oktán mólja köbméterenként = 700 • 1000 / 114,2285 = 6 128,07 mol / m 3 . A hidrogénmólok száma az oktán köbméterében = 6,128,07 • 18 = 110 305 mol / m 3 . Az oktán fajlagos égési hője = 5 115,95 / 114,2285 = 44,787 kJ / g oktán. Égési hő / mol hidrogén oktánban = 5 115,95 / 18 = 284,219 kJ / mol hidrogén (oktánban). A víz képződésének hője = 285,8 kJ / mol víz. A folyékony hidrogén égési hője = 285,8 / 18,01528 = 13,4236 kJ / g képződött víz. Folyékony hidrogén égési hője / mol hidrogén = 285,8 / 2 = 120,915 kJ / mol folyékony hidrogén. 1 m 3 oktán elégetésével felszabadul: 6,128,07 • 5,115,95 = 31,351 × 10 6 kJ / m 3 . 1 m 3 folyékony hidrogén elégetésével felszabadul: 70 414 • 120,915 = 10,062 × 10 6 kJ / m 3 .A hidrogéngáz sűrűsége 0,08988 g / l, míg a folyékony hidrogéné 70,9 g / l.
A gáz 800 atmoszférára történő kompressziója 44g / L sűrűségű gázt eredményez.
A hidrogénmolekulának két allotrop formája van:
Az ortohidrogén a molekulák 75% -át képviseli szobahőmérsékleten, de csak 0,21% -ot 20 K-nál , az orto → para átmenet exoterm (527 kJ / kg ). Annak érdekében, hogy tárolás közben ne fordulhasson elő, és a cseppfolyósított gáz nagy részének felforralását okozza (tíz nap alatt majdnem a felét, ha az átalakulás természetes úton megy végbe), az orto → para konverziós idején cseppfolyósítás katalizátorként például a vas (III) oxid Fe 2 O 3, aktív szén , platinált azbeszt, ritkaföldfémek , uránvegyületek , króm (III) -oxid Cr 2 O 3valamint bizonyos nikkelvegyületek .