तरल हाइड्रोजन हाइड्रोजन के एकत्रीकरण की अवस्थाओं में से एक है। इस तत्व की एक गैसीय और ठोस अवस्था भी होती है। और यदि गैसीय रूप बहुतों को ज्ञात है, तो अन्य दो चरम अवस्थाएँ प्रश्न उठाती हैं।
इतिहास
लिक्विड हाइड्रोजन पिछली शताब्दी के तीसवें दशक में ही प्राप्त किया गया था, लेकिन उससे पहले, रसायन विज्ञान ने गैस भंडारण और अनुप्रयोग की इस पद्धति में महारत हासिल करने में एक लंबा सफर तय किया है।
अठारहवीं शताब्दी के मध्य में इंग्लैंड में कृत्रिम शीतलन का प्रयोग प्रयोगात्मक रूप से किया जाने लगा। 1984 में, तरलीकृत सल्फर डाइऑक्साइड और अमोनिया प्राप्त किए गए थे। इन अध्ययनों के आधार पर, बीस साल बाद पहला रेफ्रिजरेटर विकसित किया गया था, और तीस साल बाद पर्किन्स ने अपने आविष्कार के लिए एक आधिकारिक पेटेंट दायर किया। 1851 में, अटलांटिक महासागर के दूसरी ओर, जॉन गोरे ने एयर कंडीशनर बनाने के अधिकारों का दावा किया।
यह हाइड्रोजन में केवल 1885 में आया था, जब ध्रुव Wroblewski ने अपने लेख में इस तथ्य की घोषणा की कि इस तत्व का क्वथनांक 23 केल्विन है, शिखर तापमान 33 केल्विन है, और महत्वपूर्ण दबाव 13 वायुमंडल है। इस कथन के बाद, जेम्स देवर ने तरल हाइड्रोजन बनाने की कोशिश कीउन्नीसवीं सदी के अंत में, लेकिन उन्हें एक स्थिर पदार्थ नहीं मिला।
भौतिक गुण
एकत्रीकरण की यह अवस्था पदार्थ के बहुत कम घनत्व की विशेषता है - सौवां ग्राम प्रति घन सेंटीमीटर। इससे तरल हाइड्रोजन को स्टोर करने के लिए अपेक्षाकृत छोटे कंटेनरों का उपयोग करना संभव हो जाता है। क्वथनांक केवल 20 केल्विन (-252 सेल्सियस) है, और यह पदार्थ पहले से ही 14 केल्विन पर जम जाता है।
तरल गंधहीन, रंगहीन और स्वादहीन होता है। इसे ऑक्सीजन के साथ मिलाने से आधा समय विस्फोट हो सकता है। क्वथनांक पर पहुंचने पर, हाइड्रोजन गैसीय अवस्था में बदल जाता है, और इसका आयतन 850 गुना बढ़ जाता है।
द्रवीकरण के बाद, हाइड्रोजन को इंसुलेटेड कंटेनरों में रखा जाता है जिन्हें कम दबाव और 15 और 19 केल्विन के बीच के तापमान पर रखा जाता है।
हाइड्रोजन बहुतायत
तरल हाइड्रोजन कृत्रिम रूप से निर्मित होता है और प्राकृतिक वातावरण में नहीं होता है। यदि हम कुल राज्यों को ध्यान में नहीं रखते हैं, तो न केवल पृथ्वी पर, बल्कि ब्रह्मांड में भी हाइड्रोजन सबसे आम तत्व है। तारे (हमारे सूर्य सहित) इससे बने हैं, उनके बीच का स्थान इससे भरा है। हाइड्रोजन संलयन प्रतिक्रियाओं में भाग लेता है और बादल भी बना सकता है।
पृथ्वी की पपड़ी में, यह तत्व पदार्थ की कुल मात्रा का लगभग एक प्रतिशत ही घेरता है। हमारे पारिस्थितिकी तंत्र में इसकी भूमिका की सराहना इस तथ्य से की जा सकती है कि हाइड्रोजन परमाणुओं की संख्या ऑक्सीजन के बाद दूसरे स्थान पर है। हमारे ग्रह पर लगभग सब कुछरिजर्व एच2 एक बाध्य स्थिति में हैं। हाइड्रोजन सभी जीवित प्राणियों का एक अभिन्न अंग है।
उपयोग
तरल हाइड्रोजन (तापमान -252 डिग्री सेल्सियस) का उपयोग गैसोलीन और तेल शोधन के अन्य डेरिवेटिव के भंडारण के लिए एक रूप के रूप में किया जाता है। इसके अलावा, परिवहन की अवधारणाएं वर्तमान में बनाई जा रही हैं जो प्राकृतिक गैस के बजाय तरलीकृत हाइड्रोजन को ईंधन के रूप में उपयोग कर सकती हैं। इससे मूल्यवान खनिजों को निकालने की लागत कम होगी और वातावरण में उत्सर्जन कम होगा। लेकिन अभी तक, इष्टतम इंजन डिज़ाइन नहीं मिला है।
भौतिकविदों द्वारा न्यूट्रॉन के साथ अपने प्रयोगों में शीतलक के रूप में तरल हाइड्रोजन का सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है। चूँकि प्राथमिक कण और हाइड्रोजन नाभिक का द्रव्यमान लगभग बराबर है, उनके बीच ऊर्जा का आदान-प्रदान बहुत कुशल है।
लाभ और बाधाएं
तरल हाइड्रोजन वातावरण के गर्म होने को धीमा कर सकता है और कारों के लिए ईंधन के रूप में उपयोग किए जाने पर ग्रीनहाउस गैसों की मात्रा को कम कर सकता है। जब यह हवा के साथ परस्पर क्रिया करता है (एक आंतरिक दहन इंजन से गुजरने के बाद), पानी और थोड़ी मात्रा में नाइट्रोजन ऑक्साइड बन जाएगा।
हालाँकि, इस विचार की अपनी कठिनाइयाँ हैं, उदाहरण के लिए, जिस तरह से गैस का भंडारण और परिवहन किया जाता है, साथ ही साथ प्रज्वलन या विस्फोट का खतरा भी बढ़ जाता है। सभी सावधानियों के बावजूद, हाइड्रोजन के वाष्पीकरण को रोका नहीं जा सकता।
रॉकेट ईंधन
तरल हाइड्रोजन (भंडारण तापमान 20 केल्विन तक) इनमें से एक हैप्रणोदक घटक। इसके कई कार्य हैं:
- इंजन के घटकों को ठंडा करना और नोज़ल को ज़्यादा गरम होने से बचाना।
- ऑक्सीजन और हीटिंग के साथ मिलाने के बाद जोर देना।
आधुनिक रॉकेट इंजन हाइड्रोजन-ऑक्सीजन संयोजन पर चलते हैं। यह पृथ्वी की गुरुत्वाकर्षण को दूर करने के लिए सही गति प्राप्त करने में मदद करता है और साथ ही विमान के सभी हिस्सों को अत्यधिक तापमान में उजागर करने से रोकता है।
वर्तमान में केवल एक रॉकेट है जो ईंधन के रूप में हाइड्रोजन का उपयोग करता है। ज्यादातर मामलों में, रॉकेट के ऊपरी चरणों या उन उपकरणों को अलग करने के लिए तरल हाइड्रोजन की आवश्यकता होती है जो अधिकांश काम वैक्यूम में करेंगे। इस तत्व के घनत्व को बढ़ाने के लिए इस तत्व के आधे जमे हुए रूप का उपयोग करने के लिए शोधकर्ताओं की ओर से सुझाव दिए गए हैं।
