De eigenschappen van vloeibare waterstof, zoals hoge specifieke energie en lage dichtheid, maken het tot een essentiële brandstof voor ruimtevaarttoepassingen zoals raketmotoren en brandstofcellen.
Vloeibare Waterstof | Brandstofeigenschappen en Toepassingen in Ruimtevaart
Vloeibare waterstof (LH2) is een uiterst lichte, koude en krachtige brandstof die voor verschillende doeleinden, waaronder ruimtevaart, wordt gebruikt. In dit artikel behandelen we de brandstofeigenschappen van vloeibare waterstof en zijn toepassingen in de ruimtevaart.
Brandstofeigenschappen van Vloeibare Waterstof
Vloeibare waterstof wordt verkregen door waterstofgas tot lage temperaturen te koelen, waardoor het vloeibaar wordt bij -252,87°C. Hier volgen enkele van de belangrijkste eigenschappen:
Dichtheid: Vloeibare waterstof heeft een lage dichtheid, ongeveer 70,85 kg/m3.
Samenstelling: Het bestaat uit H2-moleculen.
Specifieke energie: Vloeibare waterstof heeft een hoge specifieke energie, namelijk 120-142 MJ/kg, wat inhoudt dat het veel energie per eenheid massa kan leveren.
Ontbrandingstemperatuur: De vlamtemperatuur van vloeibare waterstof in combinatie met vloeibare zuurstof kan meer dan 3000°C bereiken.
Veiligheid: LH2 is zeer ontvlambaar en vereist zorgvuldige hantering en opslag.
Temperatuur: Om waterstof vloeibaar te houden, moet het onder -252,87°C blijven.
Toepassingen in de Ruimtevaart
De eigenschappen van vloeibare waterstof maken het een ideale brandstof voor gebruik in de ruimtevaart. Dit zijn enkele van de belangrijkste toepassingen:
Raketbrandstof: Vloeibare waterstof wordt gebruikt als raketbrandstof vanwege zijn hoge energie-inhoud. Het wordt vaak gecombineerd met vloeibare zuurstof (LOX) in cryogene raketmotoren, zoals de Space Shuttle Main Engine (SSME) en de motoren van de Saturn V-raket.
Oberste rakettrappen: In veel ruimtevaartuigen wordt LH2 gebruikt in de bovenste trap van de raket om satellieten in hun definitieve baan om de aarde te brengen of naar andere planeten te sturen.
Brandstofcellen: Waterstofbrandstofcellen worden onderzocht voor gebruik als energiesystemen voor ruimtevaartuigen en rovers, omdat ze elektrische stroom genereren zonder verontreinigende emissies.
Toekomstige toepassingen: Nieuwe technologieën en innovaties blijven de mogelijke toepassingen van vloeibare waterstof in de ruimtevaart verkennen, zoals in herbruikbare raketten en mars-missies, waar waterstof wordt gesuggereerd als een mogelijke brandstofbron voor retourvluchten.
Conclusie
Vloeibare waterstof biedt unieke kenmerken die essentieel zijn voor de voortstuwing en energievoorziening in de ruimtevaart. Zijn hoge specifieke energie en lage dichtheid maken het ideaal voor gebruik in krachtige raketmotoren, terwijl het ook nieuwe mogelijkheden biedt in de vorm van brandstofcellen voor toekomstige ruimtevaarttoepassingen.