Verflüssigung von H₂

Die Speicherung von Wasserstoff im flüssigen Zustand bringt von allen Varianten das geringste Gewicht mit sich, während das notwendige Tankvolumen (gegenüber konventionellen Kraftstoffen) zwar deutlich größer, aber noch akzeptabel ist. Besonders in der Luft- und Raumfahrt kommen alle anderen Speichertechniken wegen ihres Gewichtes nicht in Frage. Die Erzeugung und Speicherung von LH₂ (liquid hydrogenous) hat jedoch auch Nachteile.

Grundlagen

Arbeitsaufwand:
Um gasförmigen Wasserstoff ( GH₂ - gaseous hydrogenous) zu verflüssigen, muss er auf auf -253�C (20K) abgekühlt, und ihm dann bei dieser Temperatur die Kondensationswärme entzogen werden.

In der Praxis wird dazu das Gas in einem gekühlten Verdichter V komprimiert, mit Hilfe von flüssigem Stickstoff (LN₂), der sich mit deutlich weniger Aufwand verflüssigen läßt, auf -192�C gekühlt und anschließend in einen Joule-Thomson (J-T) Ventil wieder entspannt. Bei der Expansion kühlt sich das Gas noch weiter ab und ein Teil kondensiert. Der nicht verflüssigte Anteil wird im Gegenstrom zu Kühlung des ankommenden Gases genutzt, und anschließend wieder dem Verdichter zugeführt. Zwischen den einzelnen Schritten erfolgt noch mehrmals die Ortho- Parawasserstoff-Konvertierung.

Quelle: [ 2. ]

Um bei der Umgebungstemperatur T1 von 300K aus einem Medium mit der Temperatur T2 von 20K (Siedepunkt von H₂ die Wärmemenge Q abzuführen, ist in einem Carnot-Prozess die Arbeit A notwendig.

Quelle: eigene Darstellung

Mit der Abkühlung allein ist es jedoch nicht getan. Das Kernproton des H-Atoms besitzt einen Spin. Als Folge gibt es 2 Formen des Wasserstoff-Moleküls. Beide Formen stehen miteinander im dynamischen Gleichgewicht.

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