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L'idrogeno esiste naturalmente allo stato gassoso. I gas cambiano la loro temperatura e pressione quando vengono applicati e rimuovono calore e pressione. Secondo il sito web di Astronautix, l'idrogeno si liquefa a 20,24 ° K, o -252,87 ° C. Raggiungono una temperatura così bassa da consumare una grande quantità di energia, ma l'effetto Joule-Thomson attenua il processo. Questo effetto determina il comportamento dei gas quando subiscono un cambiamento di pressione. Per la maggior parte dei gas, una caduta di pressione fa diminuire la temperatura ambiente, ma il comportamento si inverte quando la temperatura scende a un certo punto. Per l'idrogeno e l'elio, questo è l'opposto: a temperature estremamente basse, un aumento della pressione fa scendere la temperatura del gas.
L'effetto Joule-Thomson
Raffreddamento rigenerativo
Secondo la NASA, il raffreddamento rigenerativo funziona consentendo a un gas compresso di espandersi. I produttori di idrogeno refrigerante di solito utilizzano questo processo.Innanzitutto, introducono l'idrogeno raffreddato a una certa concentrazione di azoto liquido, che ne fa diminuire ulteriormente la temperatura. Quando il gas si espande, il suo ambiente perde calore e passa attraverso uno scambiatore di calore. Nel caso dell'idrogeno liquido, l'espansione avviene attraverso una valvola che è a contatto con l'azoto liquido. L'idrogeno può quindi essere repressurizzato e il processo può essere ripetuto fino alla liquefazione.
Stoccaggio di idrogeno liquido
Il sito web HILTech spiega che l'idrogeno non può, nel suo stato naturale, essere immagazzinato in modo efficace, a causa della sua densità e volatilità estremamente basse. La liquefazione, il legame chimico o il lavoro di compressione sono modi di immagazzinamento, ma hanno i loro svantaggi. La liquefazione richiede un'enorme quantità di energia per mantenere la temperatura bassa e la compressione richiede una sigillatura di alta qualità, a causa delle piccole dimensioni delle molecole di idrogeno. Il legame chimico crea un legame elettromagnetico tra le molecole di idrogeno e un altro elemento. Secondo HILTech, i composti di cattura dell'idrogeno devono essere liquidi o metalli. Questi materiali trasportano più facilmente la carica elettrica, specialmente a temperature più basse; pertanto, funzionano bene per rendere possibili collegamenti chimici ed elettromagnetici.
