Recuerdo haber leído en alguna parte que se usó un catalizador para cambiar la proporción de orto-vs para-hidrógeno antes de cargarlo como propulsor LH2 en un cohete.
¿Qué es esto exactamente y por qué es necesario? He leído este párrafo de Hydrogen Fundamentals en este sitio web de seguridad del hidrógeno, pero todavía no entiendo completamente las implicaciones para el combustible de cohetes.
El hidrógeno líquido (LH2) tiene la ventaja de una limpieza extrema y el tipo de almacenamiento más económico, sin embargo, a expensas de un consumo de energía significativo de aproximadamente un tercio de su calor de combustión. Otro inconveniente es la pérdida inevitable por evaporación que es típica para mantener la temperatura fría en el tanque. La tasa de evaporación incluso mejora cuando se almacena orto hidrógeno. El calor liberado durante la conversión orto-para a 20 K es enorme con 670 kJ/kg en comparación con una cifra de 446 kJ/kg para el calor latente de vaporización a la misma temperatura. Esto representa un problema de seguridad que requiere un diseño del circuito de hidrógeno que sea capaz de eliminar el calor de conversión de manera segura.
El problema es que la transición produce suficiente energía para hervir el LH2. Como se explica en el antiguo grupo sci.space.history :
Saltándonos los detalles sangrientos de la mecánica cuántica... hay dos estados de energía de la molécula de hidrógeno, orto y para. A temperatura ambiente, el hidrógeno es aproximadamente 3/4 orto. A temperaturas de hidrógeno líquido, el estado estable es casi todo para. Pero la conversión orto-para es lenta, así que si solo licuas hidrógeno, lo que obtienes sigue siendo 3/4 orto, y lentamente se convierte en para. Esto es un problema porque la transición orto-para libera una cantidad modesta de energía y no se necesita mucha energía para evaporar el hidrógeno líquido. De hecho, la transición evaporará todo el líquido.
La solución es encontrar un catalizador que acelere la transición y poner algo de eso en su licuador de hidrógeno, de modo que la transición suceda mientras el licuador succiona el calor del hidrógeno de todos modos. Esto ahora es bastante rutinario.
La diferencia de propiedades entre los dos es bastante pequeña; algunas propiedades térmicas son ligeramente diferentes, según recuerdo.
Supongo que el ortohidrógeno debería tener un Isp ligeramente más alto que el parahidrógeno, pero la diferencia es pequeña y las dificultades de manejo y almacenamiento son grandes.
Afortunadamente, este problema particular es bastante exclusivo del hidrógeno. El hidrógeno y el helio, y hasta cierto punto el neón, muestran rarezas en su comportamiento que son efectos visibles de la mecánica cuántica; a veces se les llama "gases cuánticos". (Esto contribuye a algunas de las peculiaridades del hidrógeno líquido, como su punto de ebullición muy bajo y su densidad muy baja). El hidrógeno es el único de los tres que tiene moléculas que contienen más de un átomo y, por lo tanto, el único que muestra una distinción orto-para.
En términos prácticos esto significa
Como resultado de este cambio lento, un tanque de hidrógeno líquido aislado térmicamente preparado sin conversión a la forma para perderá alrededor del 1 por ciento de su volumen durante el primer día de almacenamiento.
(esto es de la referencia vinculada a continuación)
Se han utilizado varios catalizadores: óxido crómico, óxido férrico paramagnético, óxido de manganeso hidratado. Más información aquí .
UH oh
Mármol Orgánico
soy yo