O que é um hidreto?
Os hidretos tradicionais são compostos simples nos quais o hidrogênio carrega uma carga negativa. Eles geralmente contêm um ou mais íons metálicos positivos - como, por exemplo, o hidreto de alumínio e lítio (LiAlH 4 ). Essas substâncias são bases e são poderosos redutores que podem ser perigosos de manusear. No entanto, na busca de substituições adequadas para combustíveis fósseis, os hidretos metálicos são considerados prováveis candidatos. Isso pode ser particularmente verdadeiro para hidretos de metais de transição.
Alguns dos hidretos metálicos tradicionais mais comuns são os de sódio, cálcio e níquel. Essas substâncias são categorizadas respectivamente como os hidretos de metais alcalinos, alcalino-terrosos e de transição. Para um hidreto de metal alcalino ou alcalino-terroso, a ligação química é mais comumente das variedades covalentes, iônicas e iônicas mistas. O hidreto de níquel, usado na fabricação de baterias veiculares, é formado através da combinação dos elementos sob alta pressão. Este hidreto metálico exibe um tipo diferente de ligação química, que se acredita ser essencial para o processo de armazenamento de hidrogênio.
O hidreto de níquel se assemelha, até certo ponto, ao hidreto do seu metal de transição, o paládio. Esses dois elementos se unem ao hidrogênio através de uma variedade de ligações metálicas chamadas "ligações intersticiais". Nesse tipo de ligação, átomos maiores têm átomos menores - neste caso hidrogênio - inseridos entre eles. Não exigindo as condições rigorosas necessárias para a formação de níquel, hidreto de paládio à temperatura ambiente e pressão atmosférica, armazenando até 900 vezes o seu volume em hidrogênio. Embora o paládio seja proibitivamente caro, teoricamente poderia ser usado e apresentaria um meio mais seguro e eficiente de transportar hidrogênio veicular do que os tanques pressurizados de gás.
Os átomos de paládio são quase 5,5 vezes maiores que os do hidrogênio. Os átomos de níquel são 4,6 vezes maiores que o hidrogênio. Isso se compara a uma proporção de 2,1 vezes para ferro e carbono, que se unem intersticialmente para formar aço carbono. Qualquer que seja a relação de tamanho atômico da relação com a facilidade da inserção difusiva, essa correlação na ligação com a do aço carbono indica que os hidretos de níquel e paládio são tipos de ligas.
Se os hidretos forem considerados candidatos sérios ao uso, alguns desafios devem ser enfrentados - um exemplo disso pode ser visto no armazenamento de combustível. Por um lado, como o gás hidrogênio é difundido em um metal, ele rapidamente cria uma contrapressão que retarda a difusão adicional. Dopar o metal primário com outro elemento metálico pode diminuir essa tendência. Outro problema é que, a cada ciclo repetido, o substrato de metal hidreto se expande e se contrai. As partes do substrato podem se decompor em partículas menores, produzindo finos que se tornam uma fonte de dificuldade, a menos que sejam filtrados. Finalmente, os hidretos devem superar os concorrentes, que incluem possivelmente hidrogênio liquefeito e complexos boro-hidrogênio líquidos.