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Concept
Hydrogène liquide
Résumé
L'hydrogène liquide est le dihydrogène refroidi en dessous de son point de condensation, soit () 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.
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 Claude, 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.
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 hydrocarbures.
La masse volumique du dihydrogène gazeux est de 0,08988 g/L, alors que celle du dihydrogène liquide atteint 70,9 g/L.
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