L'hydrogène liquide est le dihydrogène refroidi en dessous de son point de condensation, soit A report on the international practical temperature scale of 1968 , sur iupac.org (consulté le 7 septembre 2013). () à pression atmosphérique (). Il a alors une masse volumique de .
Il est généralement désigné par l'acronyme LH2 pour les applications astronautiques. C'est en effet l'un des combustibles liquides les plus utilisés au décollage, par exemple par la navette spatiale américaine, le lanceur Delta ou le lanceur Ariane 5.
Liquéfaction du dihydrogène Le chimiste et physicien écossais James Dewar fut le premier à parvenir, en 1899, à liquéfier l'hydrogène, en combinant le refroidissement mécanique du gaz avec une détente adiabatique. Son procédé fut amélioré par un autre chimiste et physicien, le Français Georges ClaudeFondateur de la société L'Air liquide., pour donner ce qu'on appelle depuis le cycle de Claude : cycle à l'azote : refroidissement à avec de l'azote liquide ; cycle à l'hydrogène : compressions et détentes successives pour refroidir le gaz, dont une partie est recyclée comme réfrigérant pour alimenter le cycle ; détente isenthalpique de Joule-Thomson pour liquéfier l'hydrogène à .
Un autre procédé, le cycle de Brayton, utilise l'hélium liquide (le seul gaz à se liquéfier à une température inférieure à celle du dihydrogène) mélangé à l'argon (pour augmenter son poids moléculaire moyen afin de le rendre thermodynamiquement plus efficace dans les phases de refroidissement par compression).
L'énergie de liquéfaction théorique du dihydrogène (fonctionnement idéal) est d'environ depuis la pression atmosphérique, c'est-à-dire seize fois plus que pour liquéfier une masse équivalente de diazote.
Masse volumique du dihydrogène liquide Comparaison avec les hydrocarbures liquides La masse volumique de l'hydrogène liquide est faible de sorte que le nombre d'atomes d'hydrogène contenu dans un volume donné d'hydrogène liquide est moins élevé que dans le cas de certains hydrocarbures liquides. La chaleur de combustion d'un volume donné d'hydrogène liquide est inférieure à celle du même volume de ces hydrocarburesCes deux propositions sont vraies pour un assez grand nombre d'hydrocarbures liquides aux conditions ordinaires : butane, octane, kérosène mais pas pour les hydrocarbures aromatiques tels que le benzène..
Compression du dihydrogène gazeux
La masse volumique du dihydrogène gazeux est de , alors que celle du dihydrogène liquide atteint .
La compression du gaz sous conduit à un gaz ayant une masse volumique de Propriété de l'hydrogène, sur le site du NIST..
Isomérie de spin du dihydrogène
La molécule de dihydrogène connaît deux formes allotropiques : le parahydrogène, dans lequel les deux noyaux sont de spin opposé ; l'orthohydrogène, dans lequel les deux noyaux ont aligné leur spin.
L'orthohydrogène représente 75 % des molécules à température ambiante, mais seulement 0,21 % à , la transition ortho → para étant exothermique (). Afin d'éviter qu'elle ne survienne pendant le stockage, et ne provoque l'ébullition d'une partie importante du gaz liquéfié (près de la moitié en dix jours si on laisse la conversion se faire naturellement), on réalise jusqu'à 95 % de la conversion ortho → para au moment de la liquéfaction à l'aide de catalyseurs tels que l'oxyde de fer(III) , le charbon actif, l'amiante platiné, les terres rares, des composés de l'uranium, l'oxyde de chrome(III) ainsi que certains composés en nickelConversion ortho → para, slide - non trouvé le 7 septembre 2013 , sur mae.ufl.edu..
Notes et références
Annexes Articles connexes Dihydrogène Isomérie de spin du dihydrogène Cryogénie Propergol liquide LOX Ergol Astronautique
Liens externes Encyclopédie d'Air Liquide : Hydrogène.
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