Qu'est-ce qu'un hydrure?

Les hydrures traditionnels sont des composés simples dans lesquels l'hydrogène porte une charge négative. Ils contiennent souvent un ou plusieurs ions métalliques positifs - par exemple, l'hydrure de lithium et d'aluminium (LiAlH ₄ ). Ces substances sont des bases et de puissants agents réducteurs pouvant être dangereux à manipuler. Néanmoins, dans la recherche de substituts appropriés aux combustibles fossiles, les hydrures métalliques sont considérés comme des candidats probables. Cela peut être particulièrement vrai pour les hydrures de métaux de transition.

Certains des hydrures métalliques traditionnels les plus courants sont ceux de sodium, de calcium et de nickel. Ces substances sont classées respectivement dans les hydrures des métaux alcalins, alcalino-terreux et de transition. Pour un hydrure de métal alcalin ou alcalino-terreux, la liaison chimique est le plus souvent des variétés covalente, ionique et ionique mixte. L'hydrure de nickel, utilisé dans la fabrication de batteries de véhicules, est formé par la combinaison des éléments sous haute pression. Cet hydrure métallique présente un type de liaison chimique différent, considéré comme essentiel pour le processus de stockage de l'hydrogène.

L'hydrure de nickel ressemble dans une certaine mesure à l'hydrure de son autre métal de transition, le palladium. Ces deux éléments s'unissent à l'hydrogène par le biais d'une variété de liaisons métalliques appelées "liaisons interstitielles". Dans ce type de liaison, les atomes plus grands ont des atomes plus petits - dans ce cas l'hydrogène - insérés entre eux. Ne nécessitant pas les conditions strictes requises pour le nickel, l'hydrure de palladium se forme à la température ambiante et à la pression atmosphérique, stockant jusqu'à 900 fois son volume dans l'hydrogène. Bien que le palladium soit d'un coût prohibitif, il pourrait théoriquement être utilisé et constituerait un moyen de transport d'hydrogène plus sûr et plus efficace que les réservoirs de gaz sous pression.

Les atomes de palladium sont près de 5,5 fois plus grands que ceux de l'hydrogène. Les atomes de nickel sont 4,6 fois plus grands que l'hydrogène. Cela se compare à un ratio de 2,1 fois pour le fer et le carbone, qui se lient de manière interstitielle pour former de l'acier au carbone. Quelle que soit la relation entre le rapport de taille atomique et la facilité d’insertion par diffusion, cette corrélation avec l’acier au carbone indique que les hydrures de nickel et de palladium sont des sortes d’alliages.

Si l'on veut que les hydrures soient considérés comme des concurrents sérieux, des défis doivent être relevés - un exemple en est le stockage de carburant. D'une part, comme l'hydrogène gazeux est diffusé dans un métal, il crée rapidement une contre-pression qui ralentit la diffusion ultérieure. Le dopage du métal primaire avec un autre élément métallique peut atténuer cette tendance. Un autre problème est qu’à chaque cycle répété, le substrat en métal hydrure se dilate et se contracte. Les morceaux de substrat peuvent se décomposer en particules plus petites, produisant des fines qui deviennent une source de difficulté à moins d'être filtrées. Enfin, les hydrures doivent être plus performants que les concurrents, notamment l’hydrogène liquéfié et les complexes bore-hydrogène liquides.