Kas yra Hidridas?

Tradiciniai hidridai yra paprasti junginiai, kuriuose vandenilis turi neigiamą krūvį. Juose dažnai yra vienas ar daugiau teigiamų metalo jonų, kaip, pavyzdžiui, ličio aliuminio hidride (LiAlH4). Šios medžiagos yra bazės ir yra galingos reduktorius, kurias naudoti gali būti pavojinga. Nepaisant to, ieškant tinkamų iškastinio kuro pakaitalų, galimais kandidatais laikomi metalų hidridai. Tai gali būti ypač aktualu pereinamųjų metalų hidridams.

Kai kurie labiau paplitę tradiciniai metalų hidridai yra natrio, kalcio ir nikelio. Šios medžiagos atitinkamai skirstomos į šarminių, šarminių žemių ir pereinamųjų metalų hidridus. Šarminio arba šarminio žemės metalo hidrido cheminė jungtis dažniausiai yra kovalentinė, joninė ir mišri joninė atmainų. Nikelio hidridas, naudojamas transporto priemonių akumuliatorių gamyboje, susidaro sujungiant elementus esant aukštam slėgiui. Šis metalo hidridas pasižymi kitokiu cheminiu ryšiu, kuris, kaip manoma, yra būtinas vandenilio saugojimo procesui.

Nikelio hidridas tam tikru laipsniu primena savo kolegos pereinamojo metalo paladžio hidridą. Šie du elementai susijungia su vandeniliu per įvairius metalinius ryšius, vadinamus „intersticiniu ryšiu“. Šio tipo jungtyse didesni atomai turi mažesnius atomus – šiuo atveju vandenilio – tarp jų. Nereikalaujantis griežtų sąlygų, reikalingų nikeliui, paladžio hidridas susidaro kambario temperatūroje ir atmosferos slėgyje, laikydamas vandenilyje iki 900 kartų didesnį tūrį. Nors paladis yra pernelyg brangus, teoriškai jis gali būti naudojamas ir būtų saugesnė ir efektyvesnė transporto priemonės vandenilio transportavimo priemonė nei suslėgti dujų bakai.

Paladžio atomai yra beveik 5.5 karto didesni už vandenilio atomus. Nikelio atomai yra 4.6 karto didesni už vandenilį. Tai lyginama su 2.1 karto geležies ir anglies santykiu, kurie intersticiškai susijungia ir sudaro anglinį plieną. Kad ir koks būtų atominio dydžio santykio santykis su difuzinio įterpimo paprastumu, ši ryšio su anglies plieno koreliacija rodo, kad ir nikelio, ir paladžio hidridai yra tam tikrų rūšių lydiniai.

Jei hidridai gali būti laikomi rimtais varžovais, reikia įveikti tam tikrus iššūkius – vienas to pavyzdys yra kuro saugojimas. Viena vertus, kai vandenilio dujos yra išsklaidytos į metalą, greitai susidaro priešslėgis, kuris sulėtina tolesnę difuziją. Pirminio metalo legiravimas su kitu metaliniu elementu gali sumažinti šią tendenciją. Kita problema yra ta, kad su kiekvienu pasikartojančiu ciklu hidrido metalo substratas plečiasi ir susitraukia. Substrato gabalėliai gali suskaidyti į mažesnes daleles, todėl susidaro smulkios dalelės, kurios tampa sunkumų šaltiniu, nebent jos būtų išfiltruotos. Galiausiai, hidridai turi pranokti varžovus, tarp kurių galimai yra suskystintas vandenilis ir skysti boro-vandenilio kompleksai.