液氢

名称

IUPAC名称液氢其他名称Hydrogen（低温液体）； 氢气，冷冻液体； LH2，仲氢

特性

化学式H2摩尔质量2.016 g·mol−1外观无色液体密度70.85 g/L (4.423 lb/cu ft)熔点−259.14 °C (−434.45 °F; 14.01 K)沸点−252.87 °C (−423.17 °F; 20.28 K)

危害

GHS标签：象形图
信号词危险危险说明 H220、H280 防范说明 P210、P377、P381、P403NFPA 704（火金刚石）340CRYO 自燃温度 571°C（1,060°F；844K）爆炸极限 LEL 4.0%； UEL 74.2%（空气中）除非另有说明，数据均针对处于标准状态（25°C [77°F]，100 kPa）的材料提供。验证（什么是 YN？）信息框参考

液态氢（LH2 或 LH2）是元素氢的液态。 氢以分子 H2 的形式存在于自然界中。

要以液体形式存在，H2 必须冷却到其临界点 33 K 以下。但是，要使其在大气压力下处于完全液态，H2 需要冷却到 20.28 K（-252.87 °C；-423.17 °C） F）。 获得液态氢的一种常见方法是使用在外观和原理上都类似于喷气发动机的压缩机。 液氢通常用作氢储存的浓缩形式。 在常温常压下，以液体形式储存比以气体形式储存更节省空间。 然而，与其他普通燃料相比，液体密度非常低。 一旦液化，它可以作为液体保存在加压和隔热的容器中。

氢有两种自旋异构体； 液态氢由 99.79% 的仲氢和 0.21% 的正氢组成。

1885 年，Zygmunt Florenty Wróblewski 发表氢的临界温度为 33 K； 临界压力，13.3个大气压； 沸点 23 K。

1898 年，詹姆斯·杜瓦 (James Dewar) 使用再生冷却和他的发明真空瓶将氢气液化。 1929 年，Paul Harteck 和 Karl Friedrich Bonhoeffer 首次合成了液态氢的稳定异构体仲氢。

双氢分子中的两个原子核可以具有两种不同的自旋状态。两个核自旋反平行的仲氢比两者平行的正氢更稳定。 在室温下，由于热能的作用，气态氢大部分处于邻位异构形式，但邻位富集的混合物仅在低温液化时才处于亚稳态。 它缓慢地经历放热反应成为对位异构体，释放出足够的能量作为热量使一些液体沸腾。 为了防止在长期储存过程中液体流失，因此在生产过程中有意将其转化为对位异构体，通常使用氧化铁 (III)、活性炭、镀铂石棉、稀土金属等催化剂， 铀化合物、氧化铬 (III) 或一些镍化合物。

在大多数以液氢为燃料的火箭发动机中，它首先冷却喷嘴和其他部件，然后与氧化剂——通常是液氧 (LOX)——混合并燃烧产生含有微量臭氧和过氧化氢的水。 实用的 H2-O2 火箭发动机在富含燃料的情况下运行，因此废气中含有一些未燃烧的氢气。 这减少了燃烧室和喷嘴的腐蚀。

它还降低了废气的分子量，这实际上可以增加比冲，尽管燃烧不完全。

液氢可用作内燃机或燃料电池的燃料。 已经使用这种形式的氢建造了各种潜艇（212 型潜艇、214 型潜艇）和氢概念车（参见 DeepC、BMW H2R）。 由于其相似性，建筑商有时可以使用专为液化天然气 (LNG) 设计的系统修改和共享设备。 液体正在作为飞机的零碳燃料进行研究。 然而，由于体积能量较低，燃烧所需的氢气体积很大。 除非使用直接喷射，否则严重的气体置换效应也会阻碍xxx呼吸并增加泵送损失。