2LiH+H2O+CO2=2H2+ Li2CO3

[phenix07]

Bonjour
J’ai quelque question sur l’utilisation de l’hydrure de lithium et l’hydroxyde de lithium. C’est pour une étude sur un ballon sonde vénusien fonctionnent à l’hydrogène. Ce gaz était difficilement transportable à l’état gazeux ou liquide, l’idée est de le faire sous la forme d’hydrure de lithium et d’eau. Pour l’instant, l’idée est de transporter les deux composent (LiH et H2O) dans des compartiments séparés pendant le voyage jusqu’à Venus avec X mol d’H2O et 2Xmol de LiH. Une fois en chute libre dans l’atmosphère, on déploie un ballon et on fait couler l’eau dans le LiH.
On se retrouve donc en théorie avec X mol de H2 + X mol de LiOH + X mol de LiH . En laissant pénétré du CO2 dans le ballon, il devrait réagir avec le LiOH pour produire du Li2CO3 et de l’eau. Cette eau produit ainsi réagira avec le LiH en excès de la première réaction pour produire plus d’hydrogène.
Donc en théorie on se retrouve avec plus que 2X mol de H2 + X mol de Li2CO3 (qu’on jete par-dessus bord pour alleger la sonde). J’aimerais avoir un léger excès d’eau qui permettrai de contrôler la portance par electolysecombustion.

Je voulais donc savoir si la premier réaction (LiH+H2O= H2+ LiOH) était rapide, total et serait-elle perturbée par la présence de Li2CO3 et de CO2 de la deuxième réaction. Même question pour la deuxième (2LiOH+CO2=Li2CO3+H2O) mais avec la présence d’hydrogène du a la première réaction et le LiH en excès risque de la perturbé. Et plus généralement j’aimerais avoir toutes les infos qui pourrais être utiles pour gère se problème. Pour info les conditions extérieures seraient initialement de -10°c pour 0,1bar puis la pression et la température augmente jusqu’à 110°c et 1,5bar.

Merci d’avance.
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[moco]

Bonsoir,

Je n'ai pas très bien compris le problème. Tu veux remplir un ballon sonde d'hydrogène. Que ce soit sur Terre ou sur Vénus, il va être difficile de le faire, car l'Hydrogène H2 est un gaz très léger, et il traverse facilement les parois du ballon qui en contiennent. Tu dis ensuite qu'il sera en chute libre dans l'atmosphère. En chute libre ? Est-ce que ce ne sera pas plutôt le contraire ? Est-ce qu'il ne va pas plutôt s'élever et s'échapper dans l'atmosphère ? Evidemment, il suffit de le lester pour qu'il ne s'échappe pas. Mais alors pourquoi choisi l'hydrogène ?
Tu dis ensuite que tu vas "laisser pénétrer du CO2 dans le ballon" ... Sous quelle forme se trouvait ce CO2 ? En bonbonnes de gaz comprimé ? Voilà qui va être lourd et encombrant ! Ces bonbonnes pèsent très lourd. Est-ce qu'il n'est pas plus simple de remplir ces bonbonnes de gaz H2 comprimé, qu'il n'y aurait pas besoin de produire par réaction chimique ? Et ceci économiserait la nécessité d'ajouter du CO2.

Pour revenir à ta question, la réaction de LiH avec l'eau est rapide. Mais j'imagine que tu es en mesure de l'effectuer toi-même, avant de se lancer dans cette réalisation périlleuse.
Ensuite, l'idée de faire réagit LiOH avec CO2 est bonne. Mais cette réaction est plus lente. Et il va se poser une question de poids.
Examinons la réaction LiH + H2O -> LiOH + H2. Pour produire 1 mole de H2, il faut 8 g LiH et 18 g H2O. Total 26 g.
Comparons avec la réaction 2 LiH + H2O + CO2 --> 2 H2 + Li2CO3. Pour produire 1 mole H2, il faut 8 g LiH, 9 g H2O, et 44 g CO2. Total : 61 g.
61 g, c'est bien plus que 26 g. A quoi bon amener du CO2 ? Et l'amener dans une bonbonne de gaz comprimé ?
Tout ce projet ne me paraît pas bien raisonnable.

[Resartus]

Bonsoir,
Sous réserve d'avoir bien compris, le CO2 viendrait de l'atmosphère de Venus, et le but serait, grâce au ballon, de faire remonter la sonde au bout "d'un certain temps" passé au sol*
Il faudrait faire le calcul exact, mais je pense qu'il confirmerait l'intuition de Moco qu'un banal stockage d'hydrogène comprimé serait quand même moins lourd
(au passage, le conteneur peut être largué une fois vidé son contenu dans le ballon, ce qui réduit la masse finale de la sonde)

* A moins que le ballon ne soit gonflé juste au bon moment de la descente pour que la sonde se stabilise dans les couches hautes, et avec une pression extérieure pas trop forte? ...

[phenix07]

bonjour et merci de vos réponses.

Comme le présume resartus, quand je parle de chute libre, c'est après la rentrée atmosphérique et avant que le ballon soit rempli d’hydrogène. Le ballon ne doit pas atteindre la surface (500°C, 90 bars) au risque d’être détruire. Il faudra que la réaction chimique soit fini avant d’atteindre 45km d'altitude (110°C , 1,5bar) ou on larguerait le Li2CO3 qui est un déchet inutile. Le CO2 vient lui de l’atmosphère (98% de l’atmosphère de venus).
En ce moment je fais un comparatif des différentes méthodes pour remplier le ballon. La bonbonne peut paraître attrayante a premier vu, mais pour répondre au exigence de compacité d'une sonde spatial, l’hydrogène (ou l'hélium, c'est le même problème) serait pressurisé a 700bars ce qui nécessite un réservoir particulièrement lourd et crée un risque d’explosion. Pour tout ce qui est physique et mécanique, sa vas, je sais faire les calculs, il y a juste la partie chimie que je ne maîtrise pas. Donc y a-t-il un moyen d'estimé la vitesse de c'est deux réactions ?

Spatialement

[A voir en vidéo sur Futura]

[FC05]

Je pense que la réaction de carbonatation sera trop lente.
De plus, je ne suis pas certain que l'eau soit libre. LiOH est hygroscopique si mes souvenirs sont bons.

Par contre j'ai déjà tenté NaH avec de l'eau, c'est violent !

[moco]

Bonsoir,
Si tu remplis un ballon de gaz H2, contenant un dépôt de LiOH, et que tu l'ouvres pour faire réagir ce LiOH avec le CO2 extérieur, la première chose qui se produira, c'est que le gaz H2 qu'il contient s'échappera et sera perdu. Et cela bien avant que CO2 puisse réagir avec LiOH.

[phenix07]

bonjour et merci de vos réponses
- Si le LiOH est hygroscopique, l'eau qu'il absorbe ne pourra pas reagir avec le LiH restant? donc introduit en quantité stochiometique, le LiH et l'eau ne peuvent pas reagir complètement? si oui , quelle quantité d'eau peu absorbé une mol de LiOH?
- La reaction 2LiOH+CO2 est lente, mais y a t'il un moyen d'estimé cette vitesse?
- y a t'il des moyen de séparer (même de manière imparfaite) le LiH, LiOH, Li2CO3?
pour finir, rassurez vous MOCO, il est évident qu'on vas pas se contenter d'ouvrir bêtement le ballon et d'attendre que sa se passe. il y a des moyens de faire rentré proprement le CO2 sans faire sortir tout l’hydrogène.

cordialement

[moco]

Bonjour,
J'essaie de répondre à tes questions .
1 - Les absorptions d'eau par les substances hygroscopiques comme LiOH est un phénomène très lent, qui demande des heures pour qu'on s'en aperçoive.
2 - Je ne sais pas s'il est possible de mesure la vitesse d'une réaction comme LiOH + CO2. Mais je subodore que cette réaction doit d'abord et avant tout dépendre de la surface de contact entre le solide (LiOH) et le gaz (CO2). La moindre fente dans la masse de LiOH doit accélérer cette vitesse. mais si tu veux en être sûr, il faut faire l'essai en laboratoire.
3 - A ma connaissance, il n'y a pas de moyen de séparer LiH, LiOH et Li2CO3.