¿Cuáles serían los usos del hidrógeno metálico?

Como muchas personas ya han notado, el hidrógeno metálico, si fuera estable a temperatura ambiente, podría ser un increíble combustible químico para cohetes o un superconductor a temperatura ambiente (o ambos).

¿Pero de qué nos servirían esos?

Un combustible superior para cohetes disminuiría enormemente el costo de los lanzamientos espaciales. En este momento, si quieres poner algo en órbita, la gran mayoría de lo que terminas lanzando es combustible. La razón es que la gravedad de la Tierra es bastante significativa, y como resultado se requiere una buena cantidad de combustible para lanzar algo pesado al espacio. Pero luego se requiere combustible extra para lanzar ese combustible. Pero luego se requiere combustible extra para lanzar ese combustible. Pero entonces…

Tienes la idea. Esto se llama La tiranía de la ecuación del cohete.

Un combustible mejor resultaría en que se necesita menos combustible para lanzar una cosa pesada en órbita, y luego menos combustible para lanzar ese combustible, etc. Grandes ahorros. Además, si bien la conversión de hidrógeno gaseoso en hidrógeno metálico puede ser bastante costosa, el hidrógeno en sí es tan común que es efectivamente libre. También es abundante en todo el sistema solar, lo que podría hacer que el reabastecimiento de combustible de los barcos sea mucho más fácil en el futuro.

Pero son papas pequeñas en comparación con lo que un superconductor a temperatura ambiente podría hacer por nuestro mundo.

En este momento, si necesita energía en una ciudad, necesita una planta de energía bastante cerca de esa ciudad. Cada milla más lejos pierde energía debido a la resistencia dentro de los cables eléctricos que transmiten esa energía desde su planta a su ciudad. Esto es particularmente molesto porque muchas ciudades que necesitan mucha energía (Nueva York, Chicago, Seattle, Detroit, etc.) se encuentran en áreas que tienen muy poca luz solar durante grandes porciones del año (como nos gusta llamarlo aquí en el D , “Temporada de no construcción”).

Pero si el hidrógeno metálico fuera un superconductor estable a temperatura ambiente, uno podría, en teoría, hacer un cable de las cosas que corrían desde el desierto de Utah hasta los monótonos monótonos de Detroit y conectar la energía eléctrica sin perder ninguno . Si intentáramos ese truco hoy, apenas un Watt haría el viaje. Pero con un superconductor a temperatura ambiente, cada vatio llegaría impecable y listo para usar.

Las ramificaciones serían enormes.

Enormes parques solares y eólicos podrían enviar energía a todo el país. Las plantas de energía nuclear podrían aislarse en regiones de países deshabitadas y geológicamente seguras, en lugar de ubicarse justo encima de los centros de población. Equilibrar el poder sería enormemente más fácil ya que toda la red podría interconectarse sin pérdidas.

El hidrógeno metálico podría estar tan cerca de una panacea como se ve en su vida … si (y es enorme si) resulta ser un superconductor estable a temperatura ambiente.

Mi apuesta es que se descompone espontáneamente en hidrógeno gaseoso independientemente de lo que hagas, lo que me entristece, pero parece estar en línea con la interminable letanía de reglas de la Naturaleza aparentemente diseñadas para evitar que resolvamos problemas complejos con una solución simple.

Por el momento, solo se ha demostrado que el hidrógeno metálico existe bajo presiones masivas , casi cinco millones de veces la presión atmosférica. Está justo en el límite de lo que podemos hacer porque incluso los diamantes puros tienen que ser moldeados y pulidos con mucho cuidado antes de que puedan usarse para aplicar ese tipo de cargas sin agrietarse.

Fuente de imagen.

La gran pregunta es, ¿qué sucede cuando se libera la presión? ¿El hidrógeno permanece en su forma metálica, o se convierte en un gas? Que yo sepa, no se ha dicho nada al respecto. Es difícil imaginar que las cosas serán tan fáciles como liberar la presión y terminar con algún tipo de material metálico que sea estable y utilizable a temperatura y presión ambiente.

Si (y como he dicho, es un gran si) se puede hacer hidrógeno metálico estable y duradero, será extremadamente interesante. Se teoriza que es un superconductor, lo que significa que puede transportar corriente eléctrica sin presentar resistencia alguna.

Los primeros usos serán para reemplazar los superconductores de baja temperatura, en aplicaciones como escáneres de resonancia magnética. Estos actualmente tienen que enfriarse con helio líquido y nitrógeno líquido, lo cual es extremadamente costoso. Si el material se puede hacer a un precio lo suficientemente bajo, esperaría que siguieran muchas más aplicaciones nuevas poco después, principalmente haciendo uso de esta propiedad superconductora (teorizada).

Gracias por el A2A.

HIDRÓGENO METÁLICO: el hidrógeno metálico es un tipo de materia degenerada, una fase de hidrógeno en la que se comporta como un conductor eléctrico.

USOS : El material podría proporcionar mejoras importantes en la producción y el almacenamiento de energía, ya que los superconductores tienen energía de resistencia cero y podrían almacenarse manteniendo corrientes en bobinas superconductoras, y luego usarse cuando sea necesario.

Espero que les guste mi respuesta …

Gracias y saludos :
– Chaitanya

La sugerencia de que el hidrógeno metálico sólido podría ser metaestable se hizo a principios de la década de 1970, poco después de que Neil Ashcroft predijera que podría ser un superconductor. (Ver: Hidrógeno metálico: ¿un superconductor de alta temperatura?) En aquellos días se creía que la presión que se necesitaría para crear hidrógeno metálico sólido sería mucho más baja de lo que realmente resultó ser.

Ahora que sabemos cuán alta debe ser la presión para que el hidrógeno metálico sólido sea estable, ya no hay ninguna razón para creer que podría ser metaestable a presiones normales.

El trabajo reciente de Dias y Silvera (Ver: [1610.01634] Observación de la transición de Wigner-Huntington a hidrógeno metálico sólido) es extremadamente interesante para las personas que están interesadas en modelar los interiores de planetas como Júpiter y Saturno. Sin embargo, las personas que piensan que van a usar hidrógeno metálico para fabricar líneas de transmisión superconductoras o combustible para cohetes están perdiendo el tiempo.

Si el material es realmente metaestable (transformado a altas temperaturas y presiones pero estable a temperatura y presión ambiente), tiene el potencial de ser uno de los mejores combustibles para cohetes conocidos por el hombre. Quiero decir, cosas realmente buenas. Isp de 1700 segundos más o menos. Ahora, no sabemos nada sobre las propiedades materiales de las cosas, ni siquiera sabemos si realmente lo hemos hecho. Una de las cosas que se me ocurre de inmediato es que el hidrógeno metálico reaccionaría violentamente con casi cualquier oxidante. Incluyendo oxígeno atmosférico. Lo que complicaría mucho el manejo. Puede reaccionar con casi todo, excepto los gases nobles. Lo que haría difícil y difícil de usar como un superconductor práctico de alta temperatura, que era una de las otras posibles aplicaciones.

El hidrógeno metálico, una forma extraña del elemento que conduce la electricidad incluso a bajas temperaturas, finalmente se hizo en el laboratorio, 80 años después de que los físicos predijeron su existencia.

Los científicos lograron crear el escurridizo hidrógeno eléctricamente conductor al exprimirlo a presiones increíblemente altas entre dos diamantes ultra puros, informaron los investigadores en un nuevo estudio.

“Nadie ha encontrado hidrógeno metálico porque nunca antes había existido en la Tierra”, dijo a Live Science Isaac Silvera, físico de materia condensada de la Universidad de Harvard. “Probablemente las condiciones en el universo son tales que nunca ha existido en el universo”.

En teoría, es posible que el hidrógeno metálico se pueda usar como combustible ultraligero y extremadamente potente para cohetes, agregó Silvera.

Si bien estoy de acuerdo con los demás en que necesitamos más pruebas de que puede manipularse en algo útil, es decir, superconductores y combustible para cohetes, tengo una respuesta que otros podrían no haber considerado específicamente en base a un artículo que leí sobre los asteroides y su contenido de hidrógeno.

Específicamente, el hidrógeno metálico podría usarse como un aislante de rayos cósmicos para naves espaciales tripuladas . Uno de los mayores peligros para los astronautas es la radiación cósmica, especialmente para una misión más larga. Actualmente, el aluminio se usa como blindaje, pero el hidrógeno es 10 veces más efectivo para el blindaje, y en este caso ni siquiera hablan de hidrógeno metálico.

No obstante, el hidrógeno metálico podría desempeñar un papel en la tecnología de blindaje en general.

La arcilla de asteroides es un mejor escudo de radiación espacial que el aluminio

El descubrimiento es muy significativo y prometió tener un gran impacto en muchos campos de la ciencia.

3, cosas interesantes a tener en cuenta

1. “Una pregunta clave es si el hidrógeno presurizado mantiene sus propiedades metálicas a temperatura ambiente, lo que lo haría extremadamente útil como superconductor r”

2. “El núcleo interno de Júpiter está hecho de hidrógeno metálico” … y

3. “La tabla periódica no restringe el carácter metálico de los materiales contrarios a la percepción general”

Sí, un nuevo descubrimiento, la mayoría de las veces es un gran beneficio para el planeta.

Algunos de los hechos más interesantes sobre el hidrógeno metálico:

  1. No se encuentra en la tierra.
  2. La parte central de Júpiter y Saturno está hecha de hidrógeno metálico.
  3. Es una materia degenerada. (Significa la recolección de partículas libres que no interactúan con una presión y otras características físicas determinadas por los efectos de la mecánica cuántica.: O)
  4. El radio de Bohr es de alrededor de 52.912 x 10 ^ -29 m. (¡Increíblemente correcto! – Para crear una partícula pequeña, uno debe aplicar la presión más que la presión en el núcleo de la tierra).
  5. Excelente super conductor

Técnicamente, el hidrógeno es un metal alcalino con un solo electrón y el primero de su serie. El problema es que es un gas que solo puede ser sólido o incluso líquido a temperaturas criogénicas. Esto hace que sea difícil imaginar cualquier uso para él como un metal per se.

Posiblemente podría existir bajo presiones masivas en los centros de planetas gaseosos gigantes donde podría mostrar propiedades eléctricas como el magnetismo y la superconductividad.
Químicamente, mientras que los metales alcalinos forman sales con iones negativos, el hidrógeno se manifiesta como ácidos.

Bueno, hay algunas excelentes respuestas a esta consulta. Sin embargo, tiendo a estar de acuerdo con el Sr. Hill, hasta que podamos hacer una cantidad que pueda estudiarse y experimentarse, será una respuesta basada en la opinión de la persona que responde.

Saludos,

Enano

Si hubiera una manera de producir una gran cantidad de hidrógeno metálico, será armado de inmediato. Esto se debe a que el hidrógeno es un gas inflamable y puede usarse como combustible. Una pequeña cantidad de hidrógeno metálico puede ocupar un gran espacio cuando se lleva a condiciones de temperatura ambiente y se puede utilizar para alimentar grandes plataformas como buques de guerra, aviones de transporte pesado, etc. económicamente.

Es solo una suposición de que si los científicos obtienen hidrógeno metálico estable, entonces pueden usarlo como superconductores. También se puede utilizar como combustible de cohete espacial para viajes más largos. Los exploradores / investigadores de planetas asumen que hay una cantidad abundante de hidrógeno metálico presente en Júpiter y Saturno.

Pero antes de seguir adelante, todavía tenemos dos composiciones químicas más ricas en energía para las cuales todavía estamos aprendiendo cómo usarlas.

  1. Hidrato de metano.
  2. Helio III.

A partir de ahora, el hidrógeno metálico es una maravilla reciente producida por la ciencia cuyas propiedades se están midiendo para futuras aplicaciones.

Debido a la alta conductividad eléctrica del hidrógeno metálico, puede servir como un superconductor que puede usarse en el sector energético y posiblemente en nuestros hogares en el futuro.

Además, varias revistas científicas han descubierto el hecho de que el hidrógeno metálico puede ser un combustible de cohete muy poderoso.

Puede haber muchas más aplicaciones para el hidrógeno metálico de lo que pensamos, pero por el momento, no juega un papel importante en nuestras vidas.

Debido a la forma en que los protones individuales pueden moverse en un metal, creo que una vez que se libera la presión, se impondrán fuerzas fuertes y fuerzas electromagnéticas que lo estabilizarán a presión ambiente. Debido a que cada átomo de hidrógeno es esencialmente un imán, sería una enorme ventaja sobre los imanes de tierras raras.

Nos ayudará a comprender mejor la física y la química fundamentales. Es casi seguro que nunca tendrá aplicaciones prácticas directas (excepto tal vez para alguna civilización alienígena súper avanzada que haya aprovechado el control de agujeros negros o algo así).

Tenga en cuenta que no es ‘metaestable’ a presiones (mucho) más bajas o temperaturas más altas, por lo que no hay ningún camino para que sea un superconductor útil o combustible para cohetes, etc. Si bien fue divertido especular antes del experimento, el La experimentación realizada ya sugiere que eso no es posible.

Mi perspectiva dice, principalmente en sistemas de combustible modernos, debido a su alta energía y capacidad.