Vad är en hydrid?

Traditionella hydrider är enkla föreningar där väte har en negativ laddning. De innehåller ofta en eller flera positiva metalljoner - som i till exempel litiumaluminiumhydrid (LiAlH4). Dessa ämnen är baser och är kraftfulla reduktionsmedel som kan vara farliga att hantera. I jakten på lämpliga ersättningar för fossila bränslen betraktas dock metallhydrid som troliga kandidater. Detta kan vara särskilt sant för övergångsmetallhydrider.

Några av de vanligaste traditionella metallhydriderna är de av natrium, kalcium och nickel. Dessa ämnen kategoriseras respektive hydrider av alkali, jordalkalimetall och övergångsmetaller. För en alkali- eller jordalkalimetallhydrid är kemisk bindning oftast av de kovalenta, joniska och blandade joniska variationerna. Nickelhydrid, som används vid tillverkning av fordonsbatterier, bildas genom att kombinera elementen under högt tryck. Denna metallhydrid uppvisar en annan typ av kemisk bindning, som tros vara väsentlig för vätlagringsprocessen.

Nickelhydrid liknar i viss utsträckning hydriden i den medföljande övergångsmetallen, palladium. Dessa två element förenas med väte genom en mängd olika metallbindningar som kallas "interstitiell bindning." I denna typ av bindning har större atomer mindre atomer - i detta fall väte - infogade mellan dem. Ej kräver de stränga förhållandena som krävs för nickel, bildas palladiumhydrid vid rumstemperatur och atmosfärstryck, och lagrar upp till 900 gånger volymen i väte. Även om palladium är oöverkomligt dyrt, kan det teoretiskt användas och skulle utgöra ett säkrare, mer effektivt sätt att transportera fordonsväte än trycksatta tankar med gas.

Palladiumatomer är nästan 5,5 gånger så stora som väte. Nickelatomer är 4,6 gånger större än väte. Detta jämförs med ett förhållande på 2,1 gånger för järn och kol, som binder interstitiellt till bildning av kolstål. Oavsett samband mellan atomstorleken och det enkla sättet att sprida inlägg, indikerar denna korrelation i bindning till kolstål att både nickel och palladiumhydrid är legeringar av olika slag.

Om hydrider ska anses vara allvarliga utmanare för användning måste vissa utmaningar möts - ett exempel på detta kan ses i bränslelagring. För en, eftersom vätgas diffunderas till en metall, bygger den snabbt upp ett mottryck som bromsar den ytterligare diffusionen. Doping av primärmetallen med ett annat metalliskt element kan minska denna tendens. Ett annat problem är att med varje upprepad cykel expanderar och hydrider metallsubstratet. Underlagsdelar kan brytas ned i mindre partiklar, vilket ger böter som blir en svårighetskälla om de inte filtreras bort. Slutligen måste hydrider överträffa utmanarna, som eventuellt innefattar flytande väte och flytande bor-väte-komplex.