Wurde (theoretisch) metastabiler metallischer Wasserstoff für die Verwendung als Treibmittel in Betracht gezogen?

Ich werde nur auf die folgenden zwei Fragen und die dazugehörigen Antworten als Hintergrund hinweisen:

Für die kürzlich gemeldete Produktion (Januar 2017) von metallischem Wasserstoff im Labor – was sind die Beweise genau?

Gibt es Vorhersagen, dass Wasserstoff bei Umgebungsdruck metallisch bleiben könnte?

Ein Kommentar führte mich dann zu dem BBC-Nachrichtenartikel Claim made for hydrogen 'wonder material' , der ausführlich in der zweiten Frage zitiert wurde. Eine Zeile in der Diskussion über die Möglichkeit, dass Wasserstoff nach dem Entfernen des anfänglichen, unglaublich hohen Drucks (etwa 5 Millionen Atmosphären oder 500 GPa) in einem metallischen Zustand verbleibt:

Auch die US-Weltraumbehörde ist von dem Material fasziniert. Bereits superkalter flüssiger Wasserstoff ist ein sehr starker Raketentreibstoff, aber die dichte metallische Form von Wasserstoff verspricht wirklich kolossale Schubkräfte, die es ermöglichen würden, riesige Nutzlasten von der Erde abzuheben.

Ich muss also fragen: Wurde (theoretisch) metastabiler metallischer Wasserstoff für die Verwendung als Treibmittel in Betracht gezogen?

Ich vermute, wenn Wasserstoff bei Umgebungsdruck metallisch bleiben könnte, wäre die Dichte deutlich höher als bei flüssigem Wasserstoff, wodurch einer der Nachteile von LH2 - riesige, schwere Tanks - überwunden würde. Aber gibt es Überlegungen, dass auch der Schub deutlich gesteigert würde?

Der Gedanke ist, dass die Verfestigung von Wasserstoff stark endotherm ist - es wird viel Energie aufgewendet, um das Material zu erzeugen. Wenn es also aus dem festen metallischen Zustand zurückkehrt, wird all diese Energie freigesetzt und könnte genutzt werden, um zum Schub beizutragen.
@AnthonyX OK, das macht Sinn, grob gesagt wäre es wie gespeicherte mechanische Energie (die Art und Weise, wie Holz "gespeichertes Sonnenlicht" ist, wie Feynman analogisiert). Klingt für mich zutiefst gefährlich. Es wäre dann auch ein Monotreibstoff – ein winziges Stückchen erhitzen oder „kitzeln“ und es würde sich plötzlich als heißes Gas ausdehnen. Gee, stellen Sie sich ein pulverförmiges Monotreibstoff-Zufuhrsystem vor! Wenn etwas über metallischen Wasserstoff als Treibmittel geschrieben wird, könnte dies hier die Grundlage für eine Antwort sein.
In dieser Antwort verlinkte Referenzen haben hier eine gewisse Bedeutung.
Ich habe einen Link gefunden, der meinen vorherigen Kommentar unterstützt. Ein an dem Experiment beteiligter Wissenschaftler wird mit den Worten zitiert: „Es braucht eine enorme Menge an Energie, um metallischen Wasserstoff herzustellen, und wenn Sie ihn wieder in molekularen Wasserstoff umwandeln, wird all diese Energie freigesetzt, so dass es der stärkste Raketentreibstoff wäre dem Menschen bekannt und könnte die Raketentechnik revolutionieren." phys.org/news/2017-01-metallic-hydrogen-theory-reality.html
@AnthonyX ja - danke! Also habe ich diese Folgefrage gestellt .

Antworten (2)

Überlegt, ja. Siehe zB diese Studie von 2010:

Wir diskutieren die Anwendungen von metastabilem metallischem Wasserstoff in der Raketentechnik. Metastabiler metallischer Wasserstoff wäre ein sehr leichtes, leistungsstarkes Raketentreibmittel mit geringem Volumen.

Die Hauptattraktion von metallischem Wasserstoff ist sein I sp :

metallischer Wasserstoff hat einen theoretischen I sp von 1700 s.

Und dieses Papier von 2008:

Wenn man davon ausgeht, dass metallischer Wasserstoff bei brauchbaren Temperaturen und Drücken stabil ist und dass er kostengünstig hergestellt, gehandhabt und gespeichert werden kann, dann könnte er ein nützlicher Raketentreibstoff sein. Unter der weiteren Annahme, dass die verfügbare spezifische Energie aus der Rekombination der Atome zu Molekülen bestimmt werden kann (216 MJ/kg), können konzeptionelle Triebwerks- und Trägerraketenkonzepte entwickelt werden.

Die NASA untersucht dies in ihrem „Early Stage Innovation“-Programm.

Auf dieser Seite zu frühen Innovationen wird viel Physik erwähnt! Jetzt verstehe ich, dass "atomar" verwendet wird, um "gewöhnliches" Eis von festem molekularem H2 zu unterscheiden. Einige Leute verwenden auch "solod metallischen Wasserstoff", um von einem "flüssig metallischen" Zustand zu unterscheiden. Aber die große Neuigkeit (zumindest für mich) ist die Art und Weise, die sie erwähnen, um es zu erzeugen - durch Injektion von Elektronen. Darüber lohnt es sich, mehr zu lesen. Vielen Dank!

Wir müssen warten. Die Erzeugung von metallischem Wasserstoff sollte von anderen Laboren reproduziert und die Stabilität bei niedrigem Druck gezeigt werden. Ist es möglich, nicht nur sehr kleine Muster, sondern auch große Mengen herzustellen, die für Raketen benötigt werden? Wie tankt man eine Rakete mit festem metallischen Wasserstoff? Wie hält man es am Startplatz und in der Rakete über Stunden, Tage, Wochen stabil? Wie pumpt man es in die Brennkammer? Wie kann man es vom festen in einen flüssigen oder gasförmigen Zustand überführen? Wie wird es zur Kühlung der Brennkammer verwendet?

Ist die Aussage der BBC also falsch? Ich denke, eine Antwort auf die gestellte Frage könnte dies ansprechen und den Grund ansprechen, warum metastabiler fester metallischer Wasserstoff + LOX möglicherweise mehr Schub erzeugen würde oder nicht als LH2 + LOX. Obwohl ich sehe, dass Sie viel darüber nachgedacht haben, ist dies eine Antwort auf eine Frage, die ich hart gearbeitet habe, um sie nicht zu stellen!
Die Aussage der BBC ist nicht falsch, sie besagt, dass das Experiment noch nicht von anderen Labors reproduziert wurde.
Die Aussage, die ich in meiner Frage zitiert habe !
Wurde (theoretisch) metastabiler metallischer Wasserstoff für die Verwendung als Treibmittel in Betracht gezogen?
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