Hvad er en hydrid?

Traditionelle hydrider er enkle forbindelser, hvori brint har en negativ ladning. De indeholder ofte en eller flere positive metalioner - som i for eksempel lithiumaluminiumhydrid (LiAlH4). Disse stoffer er baser og er kraftfulde reduktionsmidler, der kan være farlige at håndtere. Ikke desto mindre betragtes metalhydrid i søgen efter passende erstatninger for fossile brændstoffer som sandsynlige kandidater. Dette kan især være tilfældet for overgangsmetallhydrider.

Nogle af de mere almindelige traditionelle metalhydrider er natrium, calcium og nikkel. Disse stoffer er kategoriseret henholdsvis som hydriderne af alkali, jordalkalium og overgangsmetaller. For et alkali- eller et jordalkalimetalhydrid er kemisk binding mest almindeligt af de kovalente, ioniske og blandede ioniske sorter. Nikkelhydrid, der anvendes til fremstilling af køretøjsbatterier, dannes ved at kombinere elementerne under højt tryk. Dette metalliske hydrid udviser en anden slags kemisk binding, som antages at være essentiel for brintoplagringsprocessen.

Nikkelhydrid ligner til en vis grad hydridet i dets overgangsmetal, palladium. Disse to elementer forenes med brint gennem en række metalliske bindinger kaldet "interstitiel binding". I denne type binding har større atomer indsat mindre atomer - i dette tilfælde brint - mellem dem. Palladiumhydrid dannes ikke ved de strenge betingelser, der er nødvendige for nikkel, ved stuetemperatur og atmosfærisk tryk, idet det opbevares op til 900 gange sit volumen i brint. Selvom palladium er uoverkommeligt dyrt, kunne det teoretisk bruges og ville præsentere et sikrere, mere effektivt middel til at transportere køretøjets brint end trykbehandlede gasbeholder.

Palladiumatomer er næsten 5,5 gange så store som brint. Nikkelatomer er 4,6 gange større end brint. Dette sammenlignes med et forhold på 2,1 gange for jern og kulstof, der sammenbinder hinanden til dannelse af kulstofstål. Uanset hvilket forhold mellem atomstørrelse, der bærer til letheden af ​​diffus indsættelse, indikerer denne korrelation i binding til kulstofstål, at både nikkel og palladiumhydrider er legeringer af slags.

Hvis hydrider skal betragtes som alvorlige udfordrere til brug, skal nogle udfordringer imødekommes - et eksempel på dette kan ses i brændstofopbevaring. For det første, da brintgas diffunderes til et metal, bygger det hurtigt op et modtryk, der bremser den yderligere diffusion. Doping af det primære metal med et andet metallisk element kan mindske denne tendens. Et andet problem er, at hydridmetalsubstratet med hver gentagen cyklus ekspanderer og sammentrækkes. Underlagsstykker kan nedbrydes i mindre partikler og frembringe bøder, der bliver en vanskelighedskilde, medmindre de filtreres ud. Endelig skal hydrider udføre præstationerne, der eventuelt inkluderer flydende brint og flydende bor-brint-komplekser.