¿Qué es un hidruro?

Los hidruros tradicionales son compuestos simples en los que el hidrógeno tiene una carga negativa. A menudo contienen uno o más iones metálicos positivos, como en, por ejemplo, hidruro de litio y aluminio (LiAlH ₄ ). Estas sustancias son bases y son poderosos agentes reductores que pueden ser peligrosos de manejar. Sin embargo, en la búsqueda de reemplazos adecuados para los combustibles fósiles, los hidruros metálicos se consideran candidatos probables. Esto puede ser particularmente cierto para los hidruros de metales de transición.

Algunos de los hidruros metálicos tradicionales más comunes son los de sodio, calcio y níquel. Estas sustancias se clasifican respectivamente como los hidruros de los metales alcalinos, alcalinotérreos y de transición. Para un hidruro de metal alcalino o alcalinotérreo, la unión química es más comúnmente de las variedades covalentes, iónicas y iónicas mixtas. El hidruro de níquel, utilizado en la fabricación de baterías para vehículos, se forma mediante la combinación de los elementos a alta presión. Este hidruro metálico exhibe un tipo diferente de enlace químico, que se cree que es esencial para el proceso de almacenamiento de hidrógeno.

El hidruro de níquel se asemeja en cierto grado al hidruro de su compañero de metal de transición, el paladio. Estos dos elementos se unen con el hidrógeno a través de una variedad de enlaces metálicos llamados "enlaces intersticiales". En este tipo de enlace, los átomos más grandes tienen átomos más pequeños, en este caso hidrógeno, insertados entre ellos. Al no requerir las condiciones estrictas necesarias para el níquel, el hidruro de paladio se forma a temperatura ambiente y presión atmosférica, almacenando hasta 900 veces su volumen en hidrógeno. Aunque el paladio es prohibitivamente caro, en teoría podría usarse y presentaría un medio más seguro y más eficiente de transportar hidrógeno vehicular que los tanques de gas a presión.

Los átomos de paladio son casi 5,5 veces más grandes que los del hidrógeno. Los átomos de níquel son 4.6 veces más grandes que el hidrógeno. Esto se compara con una proporción de 2.1 veces para el hierro y el carbono, que se unen intersticialmente para formar acero al carbono. Cualquiera que sea la relación de la relación de tamaño atómico con la facilidad de inserción difusiva, esta correlación en la unión con la del acero al carbono indica que los hidruros de níquel y paladio son aleaciones de algún tipo.

Si los hidruros se consideran competidores serios para el uso, se deben enfrentar algunos desafíos; un ejemplo de esto se puede ver en el almacenamiento de combustible. Por un lado, a medida que el gas hidrógeno se difunde en un metal, rápidamente genera una contrapresión que ralentiza la difusión. Dopando el metal primario con otro elemento metálico puede disminuir esta tendencia. Otro problema es que con cada ciclo repetido, el sustrato metálico de hidruro se expande y contrae. Las piezas de sustrato pueden descomponerse en partículas más pequeñas, produciendo finos que se convierten en una fuente de dificultad a menos que se filtren. Finalmente, los hidruros deben superar a los contendientes, que incluyen hidrógeno posiblemente licuado y complejos líquidos de boro-hidrógeno.