液態金屬氫
液態金屬氫 |
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金屬氫是一種簡併態物質,是雙原子分子H2的同素異形體。當氫氣被充分壓縮,經過相變後便會產生金屬氫。 "固態"金屬氫是由原子核(即質子)組成的晶體結構,其原子間隔小於玻爾半徑,與電子波長長度相當(參見德布羅意波長)。電子脫離了分子軌道,表現為一般金屬中的傳導電子。而在液態氫中,質子沒有晶格次序,質子和電子組成液態的系統。
目錄
基本內容
液態金屬氫
liquid metallic hydrogen
氫在高壓擠壓下,會變成有良好導電性質的液體。根據理論推測,土星和木星等類木行星的內部,就有液態金屬氫。
所需的壓力
雖然氫元素位於元素周期表鹼金屬列頭,但氫氣在常態下並不是鹼金屬。在1935年,物理學家尤金·維格納和Hillard Bell Huntington預測,在250,000個大氣壓(約25GPa)下,氫原子失去對電子的束縛能力,呈現出金屬性質。此後的實驗表明,對壓力的最初假設不足。理論計算表明使氫氧金屬化需要更高的壓力,但是仍然是可通過實驗可得到的。
愛丁堡大學極限和科學中心[7]教授Malcolm McMahon[8]指出,他們正在研究產生5,000,000大氣壓的技術(大於地球中心的壓力),希望能產生金屬氫。
壓縮得到
質子質量是He的四分之一大。在常壓下,由於高零點能,質子在絕對零點附近也呈現液態。同樣的,質子在密集的狀態下,零點能也很高,在高壓縮狀態下,有序能會降低。壓縮氫的最高熔點目前還處於爭論之中。
超導性
N. W. Ashcroft提出,金屬氫在常溫下(290K)也可能是超導體。
實驗進展
世界各國正通過多種途徑來產生超高壓製取金屬氫。比較成熟的有兩種方法,一種叫動態壓縮法,即是從強磁場中採用快速衝擊壓縮,獲取高壓來製取金屬氫。另一種叫靜態壓縮法,即產生100~200萬大氣壓的靜態高壓,壓縮液氫來製造金屬氫。
太空中金屬氫
金屬氫被認為會存在於一些大質量的行星內部,如木星,土星,和一些新發現的太陽系外行星等,由於行星內部實際溫度要高於以前的理論預測,因此,金屬氫可能比預計的更多和更靠近行星表面。
能源
有可能產生大量的金屬氫的實際用途。有理論稱亞穩態金屬氫(簡稱MSMH)在壓力釋放之後,可能不會立即恢復成普通氫氣。
MSMH是個有效而且乾淨的能源,最終產物只有水。MSMH燃燒時,會比普通氫氣更劇烈,將會釋放九倍於普通氫,五倍於目前航天飛機燃料(液態H2/O2)的效果。 但是,勞倫斯利弗莫爾的實驗過於簡單,還不能確定亞穩態的金屬氫是否存在。
特別註明
液態金屬氫是金屬氫在高壓環境下產生的。[1]
參考文獻
- ↑ 一種液態金屬氫源燃料電池愛問文庫網,2018-09-18