Co to jest wodorek?
Tradycyjne wodorki to proste związki, w których wodór ma ładunek ujemny. Często zawierają jeden lub więcej dodatnich jonów metali - jak na przykład wodorek litowoglinowy (LiAlH 4 ). Substancje te są zasadami i są silnymi środkami redukującymi, z którymi niebezpiecznie się obchodzi. Niemniej jednak, w poszukiwaniu odpowiednich zamienników paliw kopalnych, wodorki metali są uważane za prawdopodobnych kandydatów. Może to być szczególnie prawdziwe w przypadku wodorków metali przejściowych.
Niektóre z bardziej powszechnych tradycyjnych wodorków metali to sód, wapń i nikiel. Substancje te są odpowiednio klasyfikowane jako wodorki metali alkalicznych, metali ziem alkalicznych i metali przejściowych. W przypadku wodorku metalu alkalicznego lub metalu ziem alkalicznych wiązanie chemiczne to najczęściej kowalencyjna, jonowa i mieszana odmiana jonowa. Wodorek niklu, stosowany do produkcji akumulatorów samochodowych, powstaje poprzez łączenie pierwiastków pod wysokim ciśnieniem. Ten wodorek metalu wykazuje inny rodzaj wiązania chemicznego, które uważa się za niezbędne w procesie magazynowania wodoru.
Wodorek niklu przypomina w pewnym stopniu wodorek swojego metalu przejściowego, palladu. Te dwa pierwiastki łączą się z wodorem poprzez różnorodne wiązanie metaliczne zwane „wiązaniem śródmiąższowym”. W tego rodzaju wiązaniu większe atomy mają mniejsze atomy - w tym przypadku wodór - wstawione między nimi. Nie wymagający rygorystycznych warunków dla niklu, wodorek palladu tworzy się w temperaturze pokojowej i pod ciśnieniem atmosferycznym, magazynując wodór nawet 900 razy więcej niż jego objętość. Chociaż pallad jest niewiarygodnie drogi, teoretycznie mógłby być stosowany i stanowiłby bezpieczniejszy, bardziej wydajny sposób transportu wodoru samochodowego niż zbiorniki gazu pod ciśnieniem.
Atomy palladu są prawie 5,5 razy większe niż atomy wodoru. Atomy niklu są 4,6 razy większe niż wodór. Porównuje się to do stosunku 2,1 razy dla żelaza i węgla, które wiążą się śródmiąższowo, tworząc stal węglową. Jakikolwiek związek ma stosunek wielkości atomowej do łatwości wprowadzania dyfuzyjnego, ta korelacja w wiązaniu ze stalą węglową wskazuje, że zarówno wodorki niklu, jak i palladu są swego rodzaju stopami.
Jeśli wodory mają być uważane za poważne pretendujące do użycia, należy sprostać pewnym wyzwaniom - jednym z przykładów jest magazynowanie paliwa. Po pierwsze, gdy wodór rozprasza się w metal, szybko wytwarza przeciwciśnienie, które spowalnia dalszą dyfuzję. Domieszkowanie metalu pierwotnego innym pierwiastkiem metalicznym może zmniejszyć tę tendencję. Innym problemem jest to, że z każdym powtarzanym cyklem podłoże z wodorku metalu rozszerza się i kurczy. Kawałki podłoża mogą się rozpadać na mniejsze cząsteczki, tworząc drobiny, które stają się źródłem trudności, chyba że zostaną odfiltrowane. Wreszcie wodorki muszą przewyższać konkurenty, które obejmują ewentualnie skroplony wodór i ciekłe kompleksy bor-wodór.