Металният водород ще промени лицето на технологията - докато се изпари
В ковачниците от XNUMX век не се коват нито стомана, нито дори титан или сплави на редкоземни елементи. В днешните диамантени наковални с метален блясък блестеше това, което все още познаваме като най-неуловим от газове...
Водородът в периодичната таблица е на върха на първата група, която включва само алкални метали, тоест литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций. Не е изненадващо, че учените отдавна се чудят дали и той има своята метална форма. През 1935 г. Юджийн Уигнър и Хилард Бел Хънтингтън са първите, които предлагат условия, при които водородът може да стане метален. През 1996 г. американските физици Уилям Нелис, Артър Мичъл и Самюъл Уиър от Националната лаборатория на Лорънс Ливърмор съобщават, че водородът е произведен случайно в метално състояние с помощта на газов пистолет. През октомври 2016 г. Ranga Diaz и Isaac Silvera обявиха, че са успели да получат метален водород при налягане от 495 GPa (приблизително 5 × 106 atm) и при температура 5,5 К в диамантена камера. Експериментът обаче не е повторен от авторите и не е независимо потвърден. в резултат част от научната общност поставя под въпрос формулираните заключения.
Има предположения, че металният водород може да бъде в течна форма под високо гравитационно налягане. вътре в гигантски газови планетикато Юпитер и Сатурн.
В края на януари тази година група проф. Исак Силвери от Харвардския университет съобщи, че метален водород е произведен в лабораторията. Те подлагат пробата на налягане от 495 GPa в диамантени "наковални", чиито молекули образуват газа H2 разпаднала и метална структура, образувана от водородни атоми. Според авторите на експеримента, получената структура метастабилникоето означава, че остава метален дори след прекратяване на екстремното налягане.
Освен това, според учените, металният водород би бил високотемпературен свръхпроводник. През 1968 г. Нийл Ашкрофт, физик от университета Корнел, прогнозира, че металната фаза на водорода може да бъде свръхпроводяща, тоест да провежда електричество без загуба на топлина и при температури много над 0°C. Само това би спестило една трета от електроенергията, която днес се губи при пренос и в резултат на нагряването на всички електронни устройства.
При нормално налягане в газообразно, течно и твърдо състояние (водородът кондензира при 20 K и се втвърдява при 14 K), този елемент не провежда електричество, тъй като водородните атоми се комбинират в молекулни двойки и обменят своите електрони. Следователно няма достатъчно свободни електрони, които в металите образуват проводимост и са токоносители. Само силното компресиране на водорода с цел разрушаване на връзките между атомите теоретично освобождава електрони и прави водорода проводник на електричество и дори свръхпроводник.
Водород, компресиран в метална форма между диаманти
Нова форма на водород също може да служи ракетно гориво с изключителна производителност. „За производството на метален водород е необходимо огромно количество енергия“, обяснява професорът. Сребро. „Когато тази форма на водород се превръща в молекулен газ, се отделя много енергия, което го прави най-мощният ракетен двигател, познат на човечеството.
Специфичният импулс на двигател, работещ с това гориво, ще бъде 1700 секунди. В момента обикновено се използват водород и кислород, а специфичният импулс на такива двигатели е 450 секунди. Според учения новото гориво ще позволи на нашия космически кораб да достигне орбита с едностепенна ракета с по-голям полезен товар и ще му позволи да достигне до други планети.
От своя страна метален водороден свръхпроводник, работещ при стайна температура, би позволил изграждането на високоскоростни транспортни системи с помощта на магнитна левитация, би увеличил ефективността на електрическите превозни средства и ефективността на много електронни устройства. Ще има и революция на пазара за съхранение на енергия. Тъй като свръхпроводниците имат нулево съпротивление, би било възможно да се съхранява енергия в електрически вериги, където тя циркулира, докато не е необходимо.
Внимавайте с този ентусиазъм
Тези ярки перспективи обаче не са напълно ясни, тъй като учените все още не са потвърдили, че металният водород е стабилен при нормални условия на налягане и температура. Представителите на научната общност, които са сезирани от медиите за коментар, са скептични или в най-добрия случай резервирани. Най-често срещаният постулат е да се повтори експериментът, защото един предполагаем успех е... просто предполагаем успех.
В момента малко парче метал може да се види само зад гореспоменатите две диамантени наковални, които са били използвани за компресиране на течен водород при температури доста под нулата. Дали прогнозата на проф. Ще работят ли наистина Силвъра и колегите му? Нека видим в близко бъдеще как експериментаторите възнамеряват постепенно да намалят налягането и да повишат температурата на пробата, за да разберем. И по този начин те се надяват водородът просто... да не се изпари.
