Che cos'è un idruro?
Gli idruri tradizionali sono composti semplici in cui l'idrogeno ha una carica negativa. Spesso contengono uno o più ioni metallici positivi, come ad esempio l'idruro di litio e alluminio (LiAlH 4 ). Queste sostanze sono basi e sono potenti agenti riducenti che possono essere pericolosi da maneggiare. Tuttavia, nella ricerca di sostituti adeguati per i combustibili fossili, gli idruri metallici sono considerati probabili candidati. Ciò può essere particolarmente vero per gli idruri di metalli di transizione.
Alcuni dei più comuni idruri metallici tradizionali sono quelli di sodio, calcio e nichel. Queste sostanze sono classificate rispettivamente come idruri di alcali, terra alcalina e metalli di transizione. Per un idruro di metallo alcalino o alcalino terroso, il legame chimico è più comunemente delle varietà covalente, ionica e ionica mista. L'idruro di nichel, utilizzato nella fabbricazione di batterie per veicoli, si forma combinando gli elementi ad alta pressione. Questo idruro metallico presenta un diverso tipo di legame chimico, che si ritiene sia essenziale per il processo di stoccaggio dell'idrogeno.
L'idruro di nichel ricorda in qualche modo l'idruro del suo metallo di transizione, il palladio. Questi due elementi si uniscono all'idrogeno attraverso una varietà di legame metallico chiamato "legame interstiziale". In questo tipo di legame, gli atomi più grandi hanno atomi più piccoli - in questo caso idrogeno - inseriti tra di loro. Non richiede le condizioni rigorose necessarie per le forme di nichel, idruro di palladio a temperatura ambiente e pressione atmosferica, conservando fino a 900 volte il suo volume in idrogeno. Sebbene il palladio sia proibitivamente costoso, potrebbe teoricamente essere utilizzato e rappresenterebbe un mezzo più sicuro ed efficiente per trasportare idrogeno veicolare rispetto ai serbatoi di gas in pressione.
Gli atomi di palladio sono quasi 5,5 volte più grandi di quelli dell'idrogeno. Gli atomi di nichel sono 4,6 volte più grandi dell'idrogeno. Questo è paragonabile a un rapporto di 2,1 volte per ferro e carbonio, che si legano interstizialmente per formare acciaio al carbonio. Qualunque sia la relazione tra il rapporto dimensionale atomico e la facilità di inserzione diffusiva, questa correlazione nel legame con quella dell'acciaio al carbonio indica che gli idruri di nichel e palladio sono in qualche modo leghe.
Se gli idruri devono essere considerati seri contendenti per l'uso, devono essere affrontate alcune sfide - un esempio di ciò può essere visto nello stoccaggio del carburante. Per uno, poiché l'idrogeno si diffonde in un metallo, crea rapidamente una contropressione che rallenta l'ulteriore diffusione. Il drogaggio del metallo primario con un altro elemento metallico può ridurre questa tendenza. Un altro problema è che ad ogni ciclo ripetuto, il substrato metallico idruro si espande e si contrae. I pezzi di substrato possono rompersi in particelle più piccole, producendo multe che diventano fonte di difficoltà se non vengono filtrate. Infine, gli idruri devono superare le prestazioni dei contendenti, che includono eventualmente idrogeno liquefatto e complessi liquidi boro-idrogeno.