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 Hydrogène métallique

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lambda0


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MessageSujet: Hydrogène métallique   Mar 12 Jan 2016 - 12:57

Un pas de plus vers la production du mythique hydrogène métallique : à 350 GPa, des chercheurs ont observé un changement de phase précurseur
de l'état métallique, ces observations ouvrent la possibilité que cet état puisse exister en dessous de 450 GPa, à notre température de confort.
http://www.bbc.com/news/science-environment-35237985

Quelques rappels sur l'intérêt de l'hydrogène métallique :
http://www.nasa.gov/pdf/637123main_Silvera_Presentation.pdf

Après, il faut pouvoir le produire en quantité, et surtout qu'il soit métastable, comme le prévoit la théorie...

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Kostya


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MessageSujet: Re: Hydrogène métallique   Mar 12 Jan 2016 - 13:26

C'est effectivement une étape très prometteuse. En attendant, pour les applications demandant une densité de stockage moindre, on peut se contenter de l'étape intermédiaire du stockage en galettes (substrat d'hydrures métalliques type MgH2) inventé par une société Française: www.mcphy.com
C'est déjà exploité sur certains véhicules terrestres roulant à l'hydrogène (en fait alimentant des piles à combustible à l'H2).
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Henri
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MessageSujet: Re: Hydrogène métallique   Mar 12 Jan 2016 - 13:31

On en avait déjà discuté là :
http://www.forum-conquete-spatiale.fr/t13728-sur-l-hydrogene-metallique

Je vois qu'on en est à un bon ordre de grandeur au-delà des 250 kbar initialement prévus.
Pour la métastabilité, si c'est celle du diamant, c'est bon, sinon, gare à nos fesses... Crying or Very sad

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Thierz
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MessageSujet: Re: Hydrogène métallique   Mar 12 Jan 2016 - 15:56

Pardonnez la question de néophyte, mais si je comprends tout, l'idée est de rendre métallique l'hydrogène, afin de condenser dans moins de masse plus d'énergie qu'il peut en libérer à l'état liquide ?

En clair on embarque donc dans notre "réservoir" un bloc de métal, puis on joue sur les conditions de température et de pression pour le re-liquéfier et ainsi le faire réagir avec l'oxydant ?
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lambda0


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MessageSujet: Re: Hydrogène métallique   Mar 12 Jan 2016 - 16:04

Il n'y a pas d'oxydant, l'énergie est libérée lorsque l'hydrogène repasse à son état normal (rupture de l'équilibre métastable), par la recombinaison en hydrogène moléculaire.
Et l'hydrogène métallique peut être liquide.

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Thierz
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MessageSujet: Re: Hydrogène métallique   Mar 12 Jan 2016 - 16:10

Wow (message à haute valeur ajoutée)
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lambda0


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MessageSujet: Re: Hydrogène métallique   Mar 12 Jan 2016 - 16:22

Dans la pratique, cet hydrogène devrait quand même être mélangé à autre chose dans la "chambre de réaction", parce qu'aucune chambre ne supporterait la température de 6000 à 7000 K produite par la recombinaison d'hydrogène métallique pur, ce qui revient à abaisser l'Isp par rapport à la valeur théorique maximale, en visant quelque chose comme 1000 s, mais il s'agit de diluer l'énergie, sans chercher particulièrement à produire de réaction chimique avec le diluant.

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Space Opera
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MessageSujet: Re: Hydrogène métallique   Mar 12 Jan 2016 - 16:44

Une chance, c'est que ce carburant (qui n'a pas besoin d'oxydant) est aussi très utile dans des tas d'autres applications comme un supraconducteur à température ambiante. D'ailleurs, il sera surtout utile pour ça... mais la fuséologie va directement en bénéficier. Pour une fois que ça se passe dans ce sens, c'est plutôt rassurant.
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lambda0


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MessageSujet: Re: Hydrogène métallique   Mar 12 Jan 2016 - 17:01

Tout à fait, si ça marche et que les propriétés théoriques sont confirmées, c'est un matériau miraculeux pour des applications importantes.

Etapes pour dépasser le stade de la curiosité de laboratoire :
- confirmer l'existence : ça fait une dizaine d'années qu'on est tout près
- et surtout l'état métastable
- ensuite le produire en quantité, des tonnes
- et pas à des coûts stratosphériques

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LuckySan


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MessageSujet: Re: Hydrogène métallique   Mar 12 Jan 2016 - 19:20

Que j'aime être surpris par une nouvelle techno dont je n'avais pas vu la moindre prémisse... Shocked

Si j'ai bien compris, on crée un cristal de protons dans lequel les électrons sont libres (si j'ai bien compris la notion métallique) sous très haute pression.

On attend de la théorie qu'une fois créé sous haute pression, celui-ci soit stable jusqu'à des conditions de T° et de pression inférieure.(si j'ai bien compris la notion méta-stable) On espère ainsi  pouvoir le stocker industriellement sans que cela coute un bras et un réservoir de SF...

Puis, on "libère" ces protons/électrons pour qu'ils forment du H2 et ça doit libérer jusqu'à 216 MJ/kg!!!! soit 50 fois plus que de la TNT!!!

Même si ca marche pas, je suis impressionné par l'exploration systématique de nos chercheurs veneration

P-S (edit): bien sur, la description de ce que j'ai compris est celle d'un néophyte...elle a pour but que les personnes avec plus de connaissance sur la matière "exotique" puisse me dire à quel point je me trompe...


Dernière édition par LuckySan le Mar 12 Jan 2016 - 19:46, édité 1 fois
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Space Opera
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MessageSujet: Re: Hydrogène métallique   Mar 12 Jan 2016 - 19:33

C'est une sorte de plasma d'hydrogène, sauf qu'il a une structure "liquide". Il a donc la conductivité d'un plasma et la stabilité d'un liquide (si tout va bien). Par contre, faire rentrer les électrons dans leur orbite dégage une grande quantité d'énergie, et c'est ça qui propulserait les fusées.
Pour info, c'est l'hydrogène métallique qui compose l'essentiel de la masse des 4 planètes géantes du système solaire.
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yoann


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MessageSujet: Re: Hydrogène métallique   Mar 12 Jan 2016 - 19:42

quand bien même la chose s'avérerait être vrai, j'imagine mal l'industrialisation a grande échelle,vu le dispositif utilisé pour comprimer l'hydrogene:

Citation :
Their polished tips, comparable in size to the width of a human hair, are made to press into a cavity containing the sample.

"The volume of hydrogen we use is about a micron cubed - a size that is on the order of a red blood cell," said the Nature paper's lead author, Philip Dalladay-Simpson, from Edinburgh's Centre for Science at Extreme Conditions.

"We use brute force - a large lever arm. We apply about a tonne of force on the back of the diamonds to generate huge pressures inside the cell."

2 diamants poli au diamètre d'un cheveu, sur laquelle est appliqué une force de une tonne via un bras de levier. Et comprimant une cavité de seulement un micron/cube Exclamation

je ne sait pas combien de litre de ce précieux hydrogène il faudrait pour faire decoller une fusée, mais il va falloir se montrer patient...
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lambda0


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MessageSujet: Re: Hydrogène métallique   Lun 7 Nov 2016 - 9:57

Un laboratoire de l'université de Harvard aurait enfin produit quelques µm3 d'hydrogène métallique solide, à 495 GPa.
https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1610/1610.01634.pdf
L'état métallique se manifeste par une augmentation de la réflectivité. L'hydrogène, qui est opaque à 415 GPa, devient réfléchissant à 90% dans le spectre visible à 495 GPa.
Le laboratoire n'a pas encore vérifié que ce métal restait métastable aux conditions ordinaires, comme le prédit la théorie.  La supraconductivité à haute température reste également à vérifier.

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Henri
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MessageSujet: Re: Hydrogène métallique   Lun 7 Nov 2016 - 13:05

lambda0 a écrit:
Un laboratoire de l'université de Harvard aurait enfin produit quelques µm3 d'hydrogène métallique solide, à 495 GPa.
https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1610/1610.01634.pdf
L'état métallique se manifeste par une augmentation de la réflectivité. L'hydrogène, qui est opaque à 415 GPa, devient réfléchissant à 90% dans le spectre visible à 495 GPa.
Le laboratoire n'a pas encore vérifié que ce métal restait métastable aux conditions ordinaires, comme le prédit la théorie.  La supraconductivité à haute température reste également à vérifier.
4,95 Mbar... Si ce métal restait métastable ET supraconducteur à la température et à la pression ambiantes, ça pourrait devenir le Graal technologique du siècle à venir, reléguant l’antimatière au rang de chimère technologique. chaud

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lambda0


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MessageSujet: Re: Hydrogène métallique   Lun 7 Nov 2016 - 13:43

J'ai vu de la poudre de diamant HPHT (procédé haute pression ) en vente à 250 $/kg, et on en produit des centaines de tonnes par an...
La pression de formation de l'hydrogène métallique est 90 fois plus élevée, mais il parait y avoir quelques idées pour abaisser la pression de transition (injection d'électrons).
Affaire à suivre.

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yoann


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MessageSujet: Re: Hydrogène métallique   Lun 7 Nov 2016 - 13:58

lambda0 a écrit:
J'ai vu de la poudre de diamant HPHT (procédé haute pression ) en vente à 250 $/kg,

Ne manquerait-il pas quelques zeros ? ou alors c'est le prix du gramme ?
Sa me semble bien peu scratch
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lambda0


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MessageSujet: Re: Hydrogène métallique   Lun 7 Nov 2016 - 14:04

yoann a écrit:
lambda0 a écrit:
J'ai vu de la poudre de diamant HPHT (procédé haute pression ) en vente à 250 $/kg,

Ne manquerait-il pas quelques zeros ? ou alors c'est le prix du gramme ?
Sa me semble bien peu scratch

Ce qui est cher sont les diamants de qualité joaillerie.
On peut acheter de la poudre de diamant synthétique à 0.05 $/carat
1 carat = 0.2 g
Voir ici :
https://www.alibaba.com/showroom/synthetic-diamond-price-per-carat.html

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MessageSujet: Re: Hydrogène métallique   Lun 7 Nov 2016 - 14:07

ah ok. merci pour la réponse Wink
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Henri
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MessageSujet: Re: Hydrogène métallique   Lun 7 Nov 2016 - 15:06

Une estime de la densité massique d'énergie potentielle stockée dans cette phase métastable de l’hydrogène ?

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MessageSujet: Re: Hydrogène métallique   Lun 7 Nov 2016 - 15:09

216 MJ/kg à la recombinaison
Voir ici :
http://www.nasa.gov/pdf/637123main_Silvera_Presentation.pdf

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MessageSujet: Re: Hydrogène métallique   Lun 7 Nov 2016 - 15:23

L'hydrogène métallique peut-il servir de métal comme on l'utilise habtuellement (= matériaux résistant) pure ou en alliage ? Ou bien est-il est obligatoirement liquide ?

Pour simplifier peut-on envisager de créer des moteur fusée à l'hydrogène métallique ou bien cela n'a strictement aucun intérêt ?
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MessageSujet: Re: Hydrogène métallique   Lun 7 Nov 2016 - 15:34

Il peut être liquide ou solide suivant les conditions de température et de pression.
Mais même s'il était possible de l'utiliser comme matériau structurel ultraléger, je ne sais pas si ce serait très prudent, la métastabilité a ses limites.
D'autre part, sur le diagramme de phase, il ne parait pas évident que le métal puisse être solide au dessus de quelques centaines de K.

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MessageSujet: Re: Hydrogène métallique   Lun 7 Nov 2016 - 17:30

Le papier dont lambda0 a donné le lien envisage plutôt son utilisation comme mono-ergol... Bizarrement en prenant les valeurs de l'énergie par unité de masse disponible j'arrive à une Isp théorique supérieure à 2000... Mais c'est pas demain la veille qu'on pourra en produire en masse, quant à le stocker avec sécurité si cet état métastable existe bien, c'est une autre affaire... What a Face

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MessageSujet: Re: Hydrogène métallique   Lun 7 Nov 2016 - 18:05

J'avoue que j'ai du mal a assimiler à quoi pourrait ressembler de l'hydrogène métallique et quelles en seraient ses propriétés. Quand on dit que l'hydrogène métallique est instable ça veut dire quoi concrètement ? Si j'ai un bloc d'hydrogène métallique et que je le fais tomber par terre il risque d'exploser ?
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MessageSujet: Re: Hydrogène métallique   Lun 7 Nov 2016 - 18:08

Métastable, ce lien Wikipédia explique ça assez bien :
https://fr.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9tastabilit%C3%A9
Pour l'hydrogène métallique on suppose qu'il est métastable mais on n'en est pas sûr et on ne connait pas avec précision les éventuelles énergies de seuil qui le ferait basculer vers le retour à un état stable avec libération de l'énergie stockée.

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Hydrogène métallique
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