Hidrogen cair (H2(l) atau LH2) adalah keadaan cair dari unsur kimia hidrogen yang ditemukan secara alami dalam bentuk molekul H2.
Untuk eksis sebagai cairan, H2 harus didinginkan di bawah titik kritis hidrogen 33 K. Namun, untuk hidrogen berada dalam keadaan cair penuh tanpa menguap pada tekanan atmosfer, perlu didinginkan sampai 20.28 K[1] (-423,17ย ยฐF/-252.87ย ยฐC).[2][3] Salah satu metode umum untuk memperoleh hidrogen cair melibatkan kompresor menyerupai mesin jet di kedua penampilan dan prinsip. Hidrogen cair biasanya digunakan sebagai bentuk terkonsentrasi penyimpanan hidrogen. Seperti dalam gas apapun, menyimpannya sebagai cairan memakan banyak ruang kurang dari menyimpannya sebagai gas pada suhu dan tekanan normal. Namun, densitas cairan sangat rendah dibandingkan dengan bahan bakar umum lainnya. Setelah cair, dapat dipertahankan sebagai cairan dalam wadah bertekanan dan termal terisolasi.
Hidrogen cair terdiri dari 99,79% parahidrogen, 0,21% orthohydrogen.[4]
Perbandingan propelan roket cair di permukaan laut dan dalam ruang hampa
suntingData dalam tabel di bawah ini berasal dari buku Huzel & Huang "Modern Engineering for Design of Liquid-Propellant Rocket Engines", 1992, American Institute of Aeronautics and Astronautics, Washington, (ISBN 1-56347-013- 6); Berisi hasil yang diterbitkan oleh Rocketdyne berdasarkan perhitungan yang dilakukan dengan asumsi pembakaran adiabatik, ekspansi isentropik uniaxial dan penyesuaian berkelanjutan rasio campuran oksidan/bahan bakar sebagai fungsi ketinggian. Perhitungan ini dilakukan untuk tekanan ruang bakar sebesar 1.000 PSI, yaitu 1.000 "pon per inci persegi", yang dalam satuan internasional (SI) setara dengan 6.894.757 Pa. Kecepatan ejeksi pada tekanan yang lebih rendah dapat diperkirakan dengan menerapkan koefisien dari grafik seberang.
Besaran yang ditampilkan dalam tabel ini adalah sebagai berikut:
- ratio, perbandingan pencampuran (laju aliran massa oksidan terhadap laju aliran massa bahan bakar)
- v e, kecepatan ejeksi gas buang, dinyatakan dalam meter per detik
- ฯ, kepadatan nyata propelan, dinyatakan dalam gram per sentimeter kubik
- T C, suhu keseimbangan di ruang bakar, dinyatakan dalam ยฐC
- C*, kecepatan karakteristik, dinyatakan dalam meter per detik
Tujuan tabel ini adalah untuk menjelaskan evolusi parameter antara lepas landas dan kedatangan di orbit: di sebelah kiri, nilai di permukaan laut; di sebelah kanan, sama dalam kehampaan. Ini adalah nilai nominal yang dihitung untuk sistem ideal, dibulatkan dalam satuan SI (komposisi dinyatakan dalam persentase massa):
| Oksidan | Bahan bakar reduktor | Hiprg | Kriyo | Ekspansi optimal pada 6.895 kPa di permukaan laut | Ekspansi optimal pada 6.895 kPa dalam ruang hampa | ||||||||
| Bipropelan kriogenik pengoksidasi LOX, LF2 atau FLOX | ratio Ox/Red | v e m/s | ฯ /cm 3 | T C ยฐC | C* m/s | ratio Ox/Red | v e m/s | ฯ /cm 3 | T C ยฐC | C* m/s | |||
| O2 | H2 | Tidak | Ya | 4.13 | 3.816 | 0,29 | 2.740 | 2.416 | 4.83 | 4.462 | 0,32 | 2.978 | 2.386 |
| CH4 | Tidak | Ya | 3.21 | 3.034 | 0,82 | 3.260 | 1.857 | 3.45 | 3.615 | 0,83 | 3.290 | 1.838 | |
| C2H6 | Tidak | Ya | 2.89 | 3.006 | 0,90 | 3.320 | 1.840 | 3.10 | 3.584 | 0,91 | 3.351 | 1.825 | |
| RP-1 | Tidak | Ya | 2.58 | 2.941 | 1.03 | 3.403 | 1.799 | 2.77 | 3.510 | 1.03 | 3.428 | 1.783 | |
| N2H4 | Tidak | Ya | 0,92 | 3.065 | 1.07 | 3.132 | 1.892 | 0,98 | 3.460 | 1.07 | 3.146 | 1.878 | |
| B2H6 | Tidak | Ya | 1.96 | 3.351 | 0,74 | 3.489 | 2.041 | 2.06 | 4.016 | 0,75 | 3.563 | 2.039 | |
| 70% O2+ 30 F2 | H2 | Tidak | Ya | 4.80 | 3.871 | 0,32 | 2.954 | 2.453 | 5.70 | 4.520 | 0,36 | 3.195 | 2.417 |
| RP-1 | Tidak | Ya | 3.01 | 3.103 | 1.09 | 3.665 | 1.908 | 3.30 | 3.697 | 1.10 | 3.692 | 1.889 | |
| 70 F2+ 30% O2 | RP-1 | Ya | Ya | 3.84 | 3.377 | 1.20 | 4.361 | 2.106 | 3.84 | 3.955 | 1.20 | 4.361 | 2.104 |
| 87,8 F2+ 12,2% O2 | MMH | Ya | Ya | 2.82 | 3.525 | 1.24 | 4.454 | 2.191 | 2.83 | 4.148 | 1.23 | 4.453 | 2.186 |
| F2 | H2 | Ya | Ya | 7.94 | 4.036 | 0,46 | 3.689 | 2.556 | 9.74 | 4.697 | 0,52 | 3.985 | 2.530 |
| 34,8% Li 65,2% H2 | Ya | Ya | 0,96 | 4.256 | 0,19 | 1.830 | 2.680 | ||||||
| 39,3% Li + 60,7 H2 | Ya | Ya | 1.08 | 5.050 | 0,21 | 1.974 | 2.656 | ||||||
| CH4 | Ya | Ya | 4.53 | 3.414 | 1.03 | 3.918 | 2.068 | 4.74 | 4.075 | 1.04 | 3.933 | 2.064 | |
| C2H6 | Ya | Ya | 3.68 | 3.335 | 1.09 | 3.914 | 2.019 | 3.78 | 3.987 | 1.10 | 3.923 | 2.014 | |
| MMH | Ya | Ya | 2.39 | 3.413 | 1.24 | 4.074 | 2.063 | 2.47 | 4.071 | 1.24 | 4.091 | 1.987 | |
| N2H4 | Ya | Ya | 2.32 | 3.580 | 1.31 | 4.461 | 2.219 | 2.37 | 4.215 | 1.31 | 4.468 | 2.122 | |
| NH3 | Ya | Ya | 3.32 | 3.531 | 1.12 | 4.337 | 2.194 | 3.35 | 4.143 | 1.12 | 4.341 | 2.193 | |
| Bipropelan kriogenik dengan pengoksidasi oksigen fluorida | Hiprg | Kriyo | Rasio Ox/Red | v e m/s | ฯ /cm 3 | T C ยฐC | C* m/s | Rasio Ox/Red | v e m/s | ฯ /cm 3 | T C ยฐC | C* m/s | |
| OF2 | H2 | Ya | Ya | 5.92 | 4.014 | 0,39 | 3.311 | 2.542 | 7.37 | 4.679 | 0,44 | 3.587 | 2.499 |
| CH4 | Ya | Ya | 4.94 | 3.485 | 1.06 | 4.157 | 2.160 | 5.58 | 4.131 | 1.09 | 4.207 | 2.139 | |
| C2H6 | Ya | Ya | 3.87 | 3.511 | 1.13 | 4.539 | 2.176 | 3.86 | 4.137 | 1.13 | 4.538 | 2.176 | |
| RP-1 | Ya | Ya | 3.87 | 3.424 | 1.28 | 4.436 | 2.132 | 3.85 | 4.021 | 1.28 | 4.432 | 2.130 | |
| N2H4 | Ya | Ya | 1.51 | 3.381 | 1.26 | 3.769 | 2.087 | 1.65 | 4.008 | 1.27 | 3.814 | 2.081 | |
| MMH | Ya | Ya | 2.28 | 3.427 | 1.24 | 4.075 | 2.119 | 2.58 | 4.067 | 1.26 | 4.133 | 2.106 | |
| 50,5% MMH + 29,8% N2H4+ 19,7 H2O | Ya | Ya | 1.75 | 3.286 | 1.24 | 3.726 | 2.025 | 1.92 | 3.908 | 1.25 | 3.769 | 2.018 | |
| B2H6 | Ya | Ya | 3,95 | 3.653 | 1.01 | 4.479 | 2.244 | 3,98 | 4.367 | 1.02 | 4.486 | 2.167 | |
| Bipropelan tersimpan dengan oksidan nitrogen | Hiprg | Kriyo | Rasio Ox/Red | v e m/s | ฯ /cm 3 | T C ยฐC | C* m/s | Rasio Ox/Red | v e m/s | ฯ /cm 3 | T C ยฐC | C* m/s | |
| IRFNA III a | MMH | Ya | Tidak | 2.59 | 2.690 | 1.27 | 2.849 | 1.665 | 2.71 | 3.178 | 1.28 | 2.841 | 1.655 |
| UDMH | Ya | Tidak | 3.13 | 2.668 | 1.26 | 2.874 | 1.648 | 3.31 | 3.157 | 1.27 | 2.864 | 1.634 | |
| 60% UDMH + 40% DETA | Ya | Tidak | 3.26 | 2.638 | 1.30 | 2.848 | 1.627 | 3.41 | 3.123 | 1.31 | 2.839 | 1.617 | |
| IRFNA IV HDA | MMH | Ya | Tidak | 2.43 | 2.742 | 1.29 | 2.953 | 1.696 | 2.58 | 3.242 | 1.31 | 2.947 | 1.680 |
| UDMH | Ya | Tidak | 2.95 | 2.719 | 1.28 | 2.983 | 1.676 | 3.12 | 3.220 | 1.29 | 2.977 | 1.662 | |
| 60% UDMH + 40% DETA | Ya | Tidak | 3.06 | 2.689 | 1.32 | 2.903 | 1.656 | 3.25 | 3.187 | 1.33 | 2.951 | 1.641 | |
| N2O4 | N2H4 | Ya | Tidak | 1.36 | 2.862 | 1.21 | 2.992 | 1.781 | 1.42 | 3.369 | 1.22 | 2.993 | 1.770 |
| MMH | Ya | Tidak | 2.17 | 2.827 | 1.19 | 3.122 | 1.745 | 2.37 | 3.347 | 1.20 | 3.125 | 1.724 | |
| 50% UDMH + 50% N2H4 | Ya | Tidak | 1,98 | 2.831 | 1.12 | 3.095 | 1.747 | 2.15 | 3.349 | 1.20 | 3.096 | 1.731 | |
| Bipropelan tersimpan dengan oksidan terhalogenasi | Hiprg | Kriyo | Rasio Ox/Red | v e m/s | ฯ /cm 3 | T C ยฐC | C* m/s | Rasio Ox/Red | v e m/s | ฯ /cm 3 | T C ยฐC | C* m/s | |
| ClF3 | N2H4 | Ya | Tidak | 2.81 | 2.885 | 1.49 | 3.650 | 1.824 | 2.89 | 3.356 | 1,50 | 3.666 | 1.822 |
| ClF5 | N2H4 | Ya | Tidak | 2.66 | 3.069 | 1.47 | 3.894 | 1.935 | 2.71 | 3.580 | 1.47 | 3.905 | 1.934 |
| MMH | Ya | Tidak | 2.82 | 2.962 | 1.40 | 3.577 | 1.837 | 2.83 | 3.488 | 1.40 | 3.579 | 1.837 | |
| 86% MMH + 14% N2H4 | Ya | Tidak | 2.78 | 2.971 | 1.41 | 3.575 | 1.844 | 2.81 | 3.498 | 1.41 | 3.579 | 1.844 | |
Referensi
sunting- ^ IPTS-1968, iupac.org, accessed 2009-06-12
- ^ Chemical elements data references
- ^ Properties Of Gases Diarsipkan 2015-02-20 di Wayback Machine.. Roymech.co.uk. Retrieved on 2011-08-28.
- ^ Liquid Air/LH2. Astronautix.com. Retrieved on 2011-08-28.
Bacaan lain
sunting- Liquid Hydrogen Plant at Iwatani Industrial
- TECHNICAL DEVELOPMENT FOR HYDROGEN
- Space Shuttles Final Flight Tank Spliced Together
- Hydrogen Storage
 | Artikel bertopik kimia ini adalah sebuah rintisan. Anda dapat membantu Wikipedia dengan mengembangkannya. |
