수 소화물이란?
전통적인 수 소화물은 수소가 음전하를 갖는 단순한 화합물입니다. 이들은 예를 들어 리튬 알루미늄 수 소화물 (LiAlH 4 )에서와 같이 하나 이상의 양성 금속 이온을 함유한다. 이 물질은 염기이며 처리하기에 위험한 강력한 환원제입니다. 그럼에도 불구하고, 화석 연료의 적절한 대체물을 찾고자 할 때, 금속 수 소화물이 후보로 간주 될 수있다. 이것은 전이 금속 수 소화물에 특히 해당 될 수있다.
가장 일반적인 전통적인 금속 수 소화물은 나트륨, 칼슘 및 니켈의 것들입니다. 이들 물질은 각각 알칼리, 알칼리 토류 및 전이 금속의 수 소화물로 분류됩니다. 알칼리 또는 알칼리 토금속 수 소화물의 경우, 화학적 결합은 가장 일반적으로 공유, 이온 및 혼합 이온 종류이다. 차량용 배터리의 제조에 사용되는 니켈 수 소화물은 고압 하에서 요소들을 결합함으로써 형성된다. 이 금속 수 소화물은 상이한 종류의 화학적 결합을 나타내며, 이는 수소 저장 공정에 필수적인 것으로 여겨진다.
수소화 니켈은 동료 전이 금속 팔라듐의 수 소화물과 어느 정도 비슷합니다. 이 두 요소는 "삽입 결합"이라고하는 다양한 금속 결합을 통해 수소와 결합합니다. 이러한 유형의 결합에서, 더 큰 원자는 더 작은 원자 (이 경우 수소)가 그들 사이에 삽입됩니다. 니켈에 필요한 엄격한 조건이 필요하지 않은 팔라듐 하이드 라이드는 실온 및 대기압에서 형성되어 부피의 900 배까지 수소에 저장합니다. 팔라듐은 엄청나게 비싸지 만, 이론적으로 사용될 수 있고 가압 된 가스 탱크보다 차량 수소를 운반하는보다 안전하고 효율적인 수단을 제시 할 것이다.
팔라듐 원자는 수소 원자의 거의 5.5 배입니다. 니켈 원자는 수소보다 4.6 배 더 큽니다. 이는 탄소강을 형성하기 위해 간 극적으로 결합하는 철과 탄소의 2.1 배 비율과 비교됩니다. 원자 크기 비율이 확산 삽입의 용이성과 어떤 관계가 있더라도, 탄소강과의 결합에서의 이러한 상관 관계는 니켈 및 팔라듐 하이드 라이드가 모두 일종의 합금임을 나타낸다.
수 소화물을 사용하기 위해 심각한 경쟁자로 간주 되려면 몇 가지 과제를 해결해야합니다. 연료 저장에서 이러한 예를 볼 수 있습니다. 우선, 수소 가스가 금속으로 확산됨에 따라 배압을 빠르게 증가시켜 추가 확산을 느리게합니다. 1 차 금속을 다른 금속 원소로 도핑하면이 경향이 줄어 듭니다. 또 다른 문제는 각각의 반복 된 사이클마다 수 소화물 금속 기판이 팽창 및 수축한다는 것이다. 기판 조각은 더 작은 입자로 분해되어 여과되지 않는 한 어려움의 원인이되는 미립자를 생성 할 수 있습니다. 마지막으로, 수 소화물은 아마도 액화 수소 및 액체 붕소-수소 복합체를 포함하여 경쟁자를 능가해야합니다.