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Química – ¿A qué presión comenzará a licuarse el hidrógeno a temperatura ambiente?

Recuerda que en las ciencias informáticas cualquier problema casi siempre tiene diversas resoluciones, pero te mostramos lo más óptimo y eficiente.

Solución:

Solución 1:

$ceH2$ no se puede licuar a temperatura ambiente, sea cual sea la presión. En términos generales, todos los gases solo pueden licuarse cuando la temperatura está por debajo de su valor crítico.

Solución 2:

La temperatura crítica del hidrógeno es $pu32.938 K, respectivamente. -240,21 ^circC$. Por encima de esta temperatura, no se puede licuar.

Entonces, para responder a su pregunta, puede obtener la presión más alta que pueda producir y que el contenedor pueda soportar, ya que no hay condensación que reduzca la presión.

ADVERTENCIA: La ruptura accidental de un contenedor de explosivos puede causar fácilmente lesiones graves o incluso la muerte.

El proceso de licuefacción industrial implica:

  • Enfriamiento por nitrógeno líquido. El propósito es alcanzar una temperatura por debajo de aproximadamente $pu200 K$ donde el coeficiente Joule-Thomson-(Kelvin) se vuelve positivo, lo que permite el enfriamiento por efecto Joule-Thompson a través de la expansión de gas estrangulada.
  • Licuar el hidrógeno enfriándolo aún más mediante el proceso de Linde (ciclo de Hampson-Linde. Para gases distintos del hidrógeno y el helio, esto es posible incluso a temperatura ambiente (el neón está en el borde).

Solución 3:

Como han dicho otros, el hidrógeno no se puede licuar por encima de su temperatura crítica, que mi fuente (base de datos química Wolfram Alpha *) dice que es $pu32,97 K = pu-240,18 ^circ C$

Sin embargo, con suficiente presión, las moléculas pueden comprimirse hasta que tengan una densidad similar a la de un líquido** y, por lo tanto, ya no se consideran un gas, sino un fluido supercrítico. La presión requerida para alcanzar este punto se llama presión crítica que, para el hidrógeno, es $pu1,239 MPa = pu179,7 psi$.

Por lo tanto, si bien no puede convertir el hidrógeno en un líquido a temperatura ambiente, puede convertirlo en un fluido (supercrítico).

Por cierto, hay dos tecnologías de almacenamiento establecidas para hidrógeno puro en vehículos. Uno consiste en enfriar el hidrógeno por debajo de su temperatura crítica y licuarlo. El otro lo almacena a temperatura ambiente, a presiones de $5,000$ a $10,000 matemáticaspsi$. En los casos de temperatura ambiente, no almacenan hidrógeno gaseoso comprimido, sino hidrógeno supercrítico comprimido.

*Sus fuentes son: https://www.wolframalpha.com/input/sources.jsp?sources=ChemicalData&sources=ElementData

** Lograr una densidad similar a la de un líquido no es la definición formal de la transición de gas a fluido supercrítico, pero creo que pinta una imagen física útil.

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