Idrogeno metallico.. carburante e superconduttori al top ?

L’idrogeno metallico è poi, in sé, un’incredibile riserva di energia, proporzionale all’enorme quantità di energia necessaria a crearlo. Questo lo renderebbe perfetto come propellente per razzi spaziali, molto più potente degli attuali, rendendo l’esplorazione spaziale più abbordabile di quanto lo sia ora.

…si ritiene che questo materiale possa avere un’ampia gamma di applicazioni pratiche, compresa la realizzazione di superconduttori a temperatura ambiente

PS. si ok… ma per produrlo in quantita’ e costi …diciamo commerciali ?

E chi lo sa. Finora hanno usato un’incudine di diamante e una pressione di 495 gigaPascal per generarne la punta di uno spillo che però torna gassosa appena riaprono le selle. La sua esistenza allo stato solido é prevista solo teoricamente. Se conoscessimo la risposta alla tua domanda, saremmo da premio nobel per la chimica fisica :grin:

Ricordo male o si ipotizza che esista negli strati intermedi dei giganti gassosi?

No. Quello all’interno di Giove è liquid metal hydrogen non solid metal.

Sì, l’idea di usarlo come fonte di energia mi pare un pò speculativa. Quasi quanto l’antimateria.

Fra l’altro l’articolo girava da ottobre, e qualcuno ha dei dubbi: http://www.nature.com/news/physicists-doubt-bold-report-of-metallic-hydrogen-1.21379

:stuck_out_tongue_winking_eye:

Scusate la domanda (forse) da ignorante: secondo quale criterio l’idrogeno metallico è ritenuto più efficiente del normale idrogeno al fine di usarlo come combustibile? Cosa cambia a livello atomico o molecolare dal normale idrogeno liquido (a parte il fatto che assume una struttura cristallina, se non sbaglio, essendo un metallo)?

Se per creare idrogeno metallico ci va una enorme pressione, vuol dire che c’è molta energia immagazzinata nel reticolo cristallino. E’ essenzialmente energia meccanica, che può essere rilasciata. Ma non credo che il punto sia questo: piouttosto che l’elevata densità permetterebbe lo stoccaggio in serbatoi più piccoli (pensa all’enorme serbatoio dell’LH2 dello Shuttle).
Secondo me comunque è un hipe, non lo vedo come reale modo di immagazzinare energia. Invece per i superconduttori potrebbe avere un senso, ammesso e non concesso che a pressione ambiente poi resti stabile :wink:

Concordo con Marco, nella migliore delle ipotesi questa idea han un TRL intorno a 2-3 per un eventuale impiego in campo spaziale.

Sulla questione è intervenuta Le Scienze, con un articolo del 31 gennaio.
Vengono revocati in dubbio i risultati pubblicati, in quanto frutto sinora di una unica osservazione del fenomeno, senza successivi tentativi di ripeterlo.
La spiegazione teorica del suo eventuale impiego come propellente per razzi suona invece convincente.
Diversamente da quanto ipotizzato sul forum, sembrerebbe che “l’idrogeno solido metallico è metastabile: ciò significa che una volta diminuita la pressione rimane allo stato metallico… per produrlo occorre un’enorme quantità di energia, che poi viene liberata se lo si riconverte in idrogeno molecolare, con una potenza mai vista. Ciò lo rende un candidato a diventare un ottimo propellente per razzi”
Fonte http://www.lescienze.it/news/2017/01/31/news/idrogeno_solido_metallico-3403283/

Leggendo l’articolo, avevo capito che lo schiacciassero fino a rompere il reticolo cristallino, e a farlo passare dallo stato molecolare a quello atomico, e quindi metallico solido.
Però se si rimuovono i legami fra gli atomi, come possono pensare di (bruciarlo e) ricavarne energia? Se è metastabile, e cioè resta metallico a pressione ambiente, come lo faccio tornare molecolare per ricavarne poi energia? Aumentando la temperatura si creerebbero di nuovo i legami chimici?
Sono perplesso

Anche il diamante é una forma “metastabile” del carbonio. Strano, eh?

Comunque ciu sono troppi se in questa storia. Il fisico Eugene Wigner che aveva teorizzato l’idrogeno metallico a 25 GigaPascal, non a 495! E nessuno ha ancora fatto analisi chimiche del sottoprodotto, quindi il riflesso metallico che é l’unico indizio della trasformazione chimica potrebbe essere il risultato della fusione dell’argento posto sulle selle di diamante. Quindi boh mah se forse…

Anche Ranga P. Dias e Isaac F. Silvera hanno ammesso di aver dato l’annuncio con troppa fretta.

Non volevo mettere in dubbio la sua stabilità, ma il suo sfruttamento come vettore energetico: dal poco che ho studiato di chimica alle superiori, i metalli sono essenzialmente atomi singoli alla rinfusa, senza legami chimici fra loro, e fin qui l’articolo regge.

Però se non ci sono legami chimici fra gli atomi non vedo come si possa ricavare energia da un materiale. Intendo energia chimica naturalmente, le altre forme non sarebbero comode per un vettore energetico, come dice l’articolo

Credo che anche solo la densità dell’idrogeno metallico rispetto a quello liquido sia un vantaggio notevole.

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Cmq ammesso anche che ci siano riusciti… non mi capacito di una possibile applicazione commerciale. Quanto costerebbe " fabbricare " un propellente simile ? Sarebbe possibile iniziare una new economy con costi accettabili ? Lo stesso dicasi per la costruzione di superconduttori a t° ambiente, sia qui sulla terra che nello spazio. Il Prof Battiston sarebbe molto interessato credo per la costruzione di schermi elettromagnetici antiradiazioni. Ma se poi mi costa un occhio … Cioè voglio dire… allora (passatemi l’esempio ardito) anche un cucchiaino piccolo di antimateria si può fare… poi però altro che deflazione …

Beh l’antimateria ha enormi difficoltà di stoccaggio, per fabbricarne pochi atomi serve l’acceleratore di ginevra a piena potenza ed é molto pericolosa se posta in un contesto di materia.

L’idrogeno metallico SE producibile in forma metastabile a temperatura ambiente, gode di grande disponibilità della materia prima costituente in natura. Trovata la procedura per fabbricarlo, la medesima quantità di energia (sotto forma di pressione) utilizzata per la sua fabbricazione sarebbe quella poi liberata per il suo ritorno in forma gassosa.
Perché vantaggioso? Intanto per il volume di idrogeno occupato. Immagina il falcon 9 alto una frazione (a spanne:meno di un ventesimo?) perché il serbatoio di idrogeno potrebbe essere 9 volte più piccolo e la combustione 5 volte più efficiente. Altre applicazioni? Essendo superconduttore a temperatura ambiente (il sogno di tutti gli elettronici ed elettrotecnici), l’idrogeno metallico potrebbe essere impiegato per le bobine per il contenimento del nocciolo di un reattore a fusione, o per il contenimento dell’antimateria sopracitata, o per il trasporto di una formidabile quantità di corrente senza perdite lungo un cavo dallo spessore di un capello, per la fabbricazione di microprocessori non nell’ordine dei nanometri ma dei picometri… insomma: per cose mirabolanti.

Ma come dicevate sopra siamo ad un grado di maturità tecnologica Technology Readiness Level tra TRL2 e TRL3 su una scala di 9. Pochino. Persino il motore a microonde é più avanti, credo TRL4 (da verificare)

oh yesss :stuck_out_tongue_winking_eye:

Pare che quelli di Harvard ci credano sul serio

https://www.youtube.com/watch?v=3gm0kJ2wPwk

Chiedo perdono ma qui viene fuori tutta la mia (nulla) preparazione in chimica.

Prendiamo l’idrogeno, lo comprimiamo fino a farlo diventare un metallo. A questo punto gli atomi sono alla rinfusa, senza legami di tipo chimico a tenerli uniti (covalente et similia).
Per qualche motivo, questo metallo è stabile fino a quando in qualche modo lo si porta ad espandersi e riprendere il volume originale.

L’unica energia ricavabile dalla cosa è quella meccanica, giusto? O i legami si riformano spontaneamente all’abbassarsi della pressione?
Nel senso: se l’idrogeno “riespanso” non è direttamente bruciabile con ossigeno, il vantaggio sullo spazio occupato va un pò a perdersi…