هیدریدهای فلزی و خواص آنها هیدرید آهن باتری های هیدرید نیکل-فلز معمولی

سیستم های هیدروژن-فلز اغلب نمونه های اولیه در مطالعه تعدادی از خواص فیزیکی اساسی هستند. سادگی فوق العاده خواص الکترونیکی و جرم کم اتم های هیدروژن امکان تجزیه و تحلیل پدیده ها را در سطح میکروسکوپی فراهم می کند. وظایف زیر در نظر گرفته شده است:

• بازسازی چگالی الکترون نزدیک یک پروتون در آلیاژی با غلظت هیدروژن کم از جمله برهمکنش قوی الکترون-یون
• تعیین برهمکنش غیرمستقیم در یک ماتریس فلزی از طریق اختلال در "مایع الکترونیکی" و تغییر شکل شبکه کریستالی.
• در غلظت های بالای هیدروژن، مشکل تشکیل حالت فلزی در آلیاژهایی با ترکیب غیر استوکیومتری ایجاد می شود.

هیدروژن - آلیاژهای فلزی

هیدروژنی که در فواصل ماتریس فلزی قرار دارد، شبکه کریستالی را کمی مخدوش می کند. از نقطه نظر فیزیک آماری، مدلی از یک "گاز شبکه" در حال تعامل پیاده سازی شده است. مطالعه خواص ترمودینامیکی و جنبشی نزدیک به نقاط انتقال فاز از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در دماهای پایین، یک زیر سیستم کوانتومی با انرژی بالا از نوسانات نقطه صفر و دامنه جابجایی زیاد تشکیل می شود. این امکان مطالعه اثرات کوانتومی در طول تبدیل فاز را فراهم می کند. تحرک بالای اتم های هیدروژن در یک فلز امکان مطالعه فرآیندهای انتشار را فراهم می کند. حوزه دیگر تحقیق، فیزیک و شیمی فیزیک پدیده های سطحی برهمکنش هیدروژن با فلزات است: تجزیه مولکول هیدروژن و جذب هیدروژن اتمی در سطح. موردی جالب توجه است که حالت اولیه هیدروژن اتمی و حالت نهایی مولکولی باشد. این امر هنگام ایجاد سیستم های فلزی-هیدروژنی ناپایدار مهم است.

کاربرد سیستم های هیدروژن - فلز

• تصفیه هیدروژن و فیلترهای هیدروژن
• استفاده از هیدریدهای فلزی در راکتورهای هسته ای به عنوان تعدیل کننده، بازتابنده و غیره.
• جداسازی ایزوتوپی
• راکتورهای همجوشی - استخراج تریتیوم از لیتیوم
• دستگاه های تفکیک آب
• الکترود برای سلول های سوختی و باتری
• ذخیره سازی هیدروژن برای موتورهای خودرو بر پایه هیدریدهای فلزی
• پمپ های حرارتی مبتنی بر هیدریدهای فلزی، از جمله دستگاه های تهویه مطبوع برای وسایل نقلیه و منازل
• مبدل های انرژی برای نیروگاه های حرارتی

هیدریدهای فلزی بین فلزی

هیدریدهای ترکیبات بین فلزی به طور گسترده در صنعت استفاده می شود. اکثر باتری ها و باتری های قابل شارژ، به عنوان مثال، برای تلفن های همراه، رایانه های قابل حمل (لپ تاپ)، دوربین های عکاسی و فیلمبرداری، حاوی یک الکترود هیدرید فلزی هستند. چنین باتری هایی دوستدار محیط زیست هستند زیرا حاوی کادمیوم نیستند.

باتری های نیکل متال هیدرید معمولی

بنیاد ویکی مدیا 2010.

ببینید «هیدریدهای فلزی» در فرهنگ‌های دیگر چیست:

ترکیبات هیدروژن با فلزات و با غیر فلزات دارای الکترونگاتیوی کمتری نسبت به هیدروژن هستند. گاهی اوقات ترکیبات همه عناصر با هیدروژن هیدرید در نظر گرفته می شوند. طبقه بندی بسته به ماهیت پیوند هیدروژنی، آنها... ... ویکی پدیا

ترکیبات هیدروژنی با فلزات یا غیرفلزات الکترونگاتیو کمتر از هیدروژن. گاهی اوقات G. به عنوان conn نامیده می شود. همه شیمی عناصر با هیدروژن هیدریدهای ساده یا دوتایی، پیچیده وجود دارد (به عنوان مثال، هیدریدهای آلومینیوم، بوروهیدریدهای فلزی را ببینید ... دایره المعارف شیمی

ترکیبات هیدروژن با عناصر دیگر. بسته به ماهیت پیوند هیدروژنی، سه نوع هیدروژن متمایز می شود: یونی، فلزی و کووالانسی. گازهای یونی (نمک مانند) شامل گازهای فلزات قلیایی و قلیایی خاکی هستند. این… …

- (فلزات)، خاصیت فلزی دارند. سنت شما، به ویژه برق. رسانایی که ناشی از فلز است. ماهیت شیمی ارتباطات به م.س. شامل کانن فلزات با یکدیگر، بین فلزات و بسیاری دیگر. ارتباط فلزات (عمدتا فلزات واسطه) با غیر فلزات... ... دایره المعارف شیمی

هیدریدهای بور، بوران ها، ترکیبات بور-هیدروژن. B. دارای 2 تا 20 اتم بور در هر مولکول شناخته شده است. ساده ترین B.، BH3، در حالت آزاد وجود ندارد؛ آن را فقط به صورت کمپلکس هایی با آمین ها، اترها و غیره می شناسند. شخصیت… … دایره المعارف بزرگ شوروی

مواد ساده ای که در شرایط عادی دارای خواص مشخصی هستند: رسانایی الکتریکی و حرارتی بالا، ضریب دمای منفی هدایت الکتریکی، توانایی انعکاس خوب امواج الکترومغناطیسی... ... دایره المعارف بزرگ شوروی

زیر گروه VA. خانواده نیتروژن فسفر روند تغییرات خواص از غیر فلزی به فلزی که در زیرگروه های IIIA و IVA شناسایی شد نیز مشخصه این زیر گروه است. انتقال به فلز (البته تار) با آرسنیک آغاز می شود، در... ... دایره المعارف کولیر

- (از لاتین inter between و metal) (ترکیبات بین فلزی)، شیمیایی. ارتباط دو یا چند فلزات در بین خود آنها به ترکیبات فلزی یا متالیدها تعلق دارند. I. در نتیجه تعامل شکل می گیرند. اجزاء در حین همجوشی، تراکم از بخار ... دایره المعارف شیمی

- (از متالون یونانی در اصل، معدن، معدن)، در وا، که در شرایط عادی دارای خواص مشخص، فلزی، الکتریکی بالا هستند. هدایت و هدایت حرارتی، منفی. ضریب دمای برقی رسانایی، توانایی... ... دایره المعارف شیمی

فلز- (فلز) تعریف فلز، خواص فیزیکی و شیمیایی فلزات تعریف فلز، خواص فیزیکی و شیمیایی فلزات، کاربرد فلزات محتویات مطالب تعریف وقوع در طبیعت خواص خواص خصوصیات... ... دایره المعارف سرمایه گذار

مشخص است که محصول برهمکنش هیدروژن با توریم، در مقایسه با مشتقات هیدروژنی تمام فلزات دیگر، حاوی بیشترین مقدار هیدروژن است و از نظر ترکیب با نسبت ThH 3.75 مطابقت دارد، یعنی به ترکیب مربوط به حداکثر ظرفیت عناصر گروه IV چگالی توریم حاوی هیدروژن تقریباً 30٪ کمتر از چگالی فلز است، در حالی که برای سایر عناصر زیرگروه تیتانیوم تغییر چگالی هنگام برهمکنش با هیدروژن تقریباً 15٪ است.

ساده ترین هیدریدهای عناصر زیرگروه کربن - کربن، سیلیکون، ژرمانیوم، قلع، سرب - چهار ظرفیتی هستند و با فرمول کلی MeH 4 مطابقت دارند. پایداری حرارتی هیدریدهای عناصر گروه IV به تدریج با افزایش وزن اتمی این عناصر و شعاع اتمی کاهش می یابد.

زیر گروه وانادیوم V گروه ها . برهمکنش هیدروژن با وانادیوم، نیوبیم و تانتالیوم تا حد زیادی مشابه است. هیچ ترکیب شیمیایی با ترکیب دقیق استوکیومتری در این سیستم ها یافت نشد. از آنجایی که جذب و دفع هیدروژن باعث تغییرات برگشت ناپذیری در ساختار تانتالیوم فلزی می شود، این امکان وجود دارد که در سیستم تانتالیوم-هیدروژن و ظاهراً در سیستم نیوبیوم-هیدروژن، نسبت معینی از پیوندهای شیمیایی نوع متوسط ​​امکان پذیر باشد.

هیدریدهای ساده نیتروژن، فسفر، آرسنیک، آنتیموان و بیسموت دارای فرمول کلی MeH3 هستند. هیدریدهای عناصر گروه V نسبت به عناصر گروه IV و VI پایداری کمتری دارند. اکثر عناصر گروه V، علاوه بر هیدریدهای ساده مانند NH 3، ترکیبات پیچیده تری را نیز با هیدروژن تشکیل می دهند.

از عناصر زیر گروه کروم گروه ششم - کروم، مولیبدن، تنگستن و اورانیوم، فقط هیدرید اورانیوم UH 3 مورد مطالعه قرار گرفته است. پیوند شیمیایی در این ترکیب احتمالاً با وجود پل های هیدروژنی توضیح داده می شود، اما نه با کووالانسی، که با خواص UH 3 سازگار است. تشکیل هیدرید اورانیوم با کاهش شدید (تقریباً 42٪) در چگالی اورانیوم همراه است. این درجه کاهش چگالی حداکثر در بین مشتقات هیدروژن مورد مطالعه فلزات است و به ترتیب بزرگی، مربوط به افزایش چگالی مشاهده شده در طول تشکیل هیدریدهای فلز قلیایی گروه I است. اطلاعات قابل اعتمادی در مورد تولید ترکیبات شیمیایی با ترکیب دقیق استوکیومتری توسط برهمکنش هیدروژن با کروم، مولیبدن و تنگستن وجود ندارد.

هیدریدهای عناصر این گروه را می توان با برهمکنش مستقیم عناصر با هیدروژن به دست آورد. در سری های H 2 O ، H 2 S ، H 2 Se ، H 2 Te و H 2 Ro ، پایداری حرارتی هیدریدها به سرعت کاهش می یابد.

در مورد برهمکنش شیمیایی هیدروژن با عناصر گروه هشتم جدول تناوبی - آهن، نیکل و کبالت - داده های متناقضی در ادبیات وجود دارد. طبیعتاً تردیدهایی در مورد وجود واقعی هیدریدهای این عناصر به وجود می آید. برهمکنش هیدروژن با آهن، کبالت و نیکل در دماهای بالا یک فرآیند شیمیایی به معنای عمومی پذیرفته شده نیست. با این حال، این هنوز عدم امکان وجود هیدریدهای این عناصر را ثابت نمی کند.

بسیاری از محققان به دست آوردن محصولاتی را گزارش کرده اند که به اعتقاد آنها هیدرید هستند. بنابراین، اطلاعاتی در مورد تولید غیرمستقیم هیدریدهای آهن - FeH، FeH 2 و FeH 3 وجود دارد که در دمای کمتر از 150 درجه سانتیگراد پایدار هستند و در بالای آن تجزیه می شوند. تولید هیدریدهای نیکل و کبالت نیز گزارش شده است. محصولات حاصل پودرهای تیره تیره و ریز پراکنده بودند. به گفته برخی از نویسندگان، موادی از این نوع در واقع هیدرید نیستند، بلکه فلزات احیا شده ریز پراکنده هستند که حاوی مقادیر قابل توجهی هیدروژن هستند که به صورت فیزیکی روی سطح جذب شده اند. برخی دیگر معتقدند که هیدروژن جذب شده روی سطح فلز در حالت اتمی قرار دارد و با اتم های فلز پیوند شیمیایی ایجاد می کند.

اطلاعات بسیار کمی در مورد برهمکنش شیمیایی هیدروژن با سایر عناصر گروه هشتم (به استثنای پالادیوم) وجود دارد.

روی میز جدول 5 داده های موجود در مورد تغییر چگالی فلزات را هنگام برهم کنش با هیدروژن نشان می دهد.

در حالی که تئوری تکتونیک صفحه ای "پیروزی" خود را جشن گرفت، همزمان با معایبی در طول مطالعات بیشتر ساختار زیر زمین و حرکت به سمت فروپاشی آن، نظریه انبساط زمین دو مشکل اصلی آن را حل کرد و در در همان زمان - نسخه ای از چنین مکانیزم گسترش یافت شد که به طور همزمان همه سوالات را با فشارهای "گزاف" در هسته حذف می کند.

راهی برای خروج از بن بست طولانی حدود سه دهه پیش توسط دانشمند شوروی ولادیمیر لارین (در حال حاضر دکترای علوم زمین شناسی) پیشنهاد شد، که همانطور که اغلب اتفاق می افتد، از زاویه ای کاملاً متفاوت به این مشکل برخورد کرد.

برنج. 69. نمودار اتم های فلز و هیدروژن

اول از همه، انحلال هیدروژن در یک فلز صرفاً مخلوط کردن آن با اتم های فلز نیست - در این حالت، هیدروژن الکترون خود را که تنها یک دارد، به خزانه مشترک محلول می دهد و کاملاً "برهنه" می ماند. پروتون و ابعاد یک پروتون 100 هزار برابر (!) کوچکتر از ابعاد هر اتمی است که در نهایت (همراه با غلظت بسیار زیاد بار و جرم پروتون) به آن اجازه می دهد حتی به اعماق پوسته الکترونی اتم های دیگر نفوذ کند. (این توانایی یک پروتون لخت قبلاً به صورت تجربی ثابت شده است).

اما به نظر می رسد پروتون با نفوذ به داخل اتم دیگر، بار هسته این اتم را افزایش می دهد و جاذبه الکترون ها را به سمت آن افزایش می دهد و در نتیجه اندازه اتم را کاهش می دهد. بنابراین، انحلال هیدروژن در یک فلز، مهم نیست که چقدر متناقض به نظر می رسد، می تواند منجر به شل شدن چنین محلولی نشود، بلکه برعکس، منجر به سستی آن شود. فشرده سازی فلز اصلی. در شرایط عادی (یعنی در فشار اتمسفر معمولی و دمای اتاق)، این تأثیر ناچیز است، اما در فشار و دمای بالا کاملاً قابل توجه است.

بنابراین، این فرض که هسته مایع بیرونی زمین حاوی مقدار قابل توجهی هیدروژن است، اولاً با خواص شیمیایی آن تناقض ندارد. ثانیاً، مشکل ذخیره هیدروژن عمیق برای ذخایر سنگ معدن را حل می کند. و سوم اینکه چه چیزی برای ما مهمتر است امکان فشردگی قابل توجه یک ماده را بدون افزایش فشار به همان اندازه در آن فراهم می کند.

«در دانشگاه مسکو استوانه‌ای بر اساس... ترکیبی بین فلزی [آلیاژی از لانتانیم و نیکل] ایجاد کردند. شیر آب را بچرخانید و هزار لیتر هیدروژن از سیلندر لیتری آزاد می شود!» (M. Kuryachaya، "هیدریدهایی که وجود نداشتند").

اما معلوم می شود که همه اینها "دانه" هستند ...

در هیدریدهای فلزی - یعنی در ترکیبات شیمیایی یک فلز با هیدروژن - تصویر متفاوتی داریم: این هیدروژن نیست که الکترون خود را می دهد (به قلک الکترونیکی نسبتاً شل عمومی)، بلکه فلز از شر بیرونی خود خلاص می شود. پوسته الکترونی، تشکیل یک پیوند یونی به اصطلاح با هیدروژن. در همان زمان، اتم هیدروژن، با پذیرش یک الکترون اضافی در همان مداری که الکترونی که از قبل دارد می‌چرخد، عملاً اندازه خود را تغییر نمی‌دهد. اما شعاع یک یون اتم فلز - یعنی اتمی بدون لایه الکترونی بیرونی اش - به طور قابل توجهی کوچکتر از شعاع خود اتم است. برای آهن و نیکل، شعاع یون تقریباً 0.6 شعاع یک اتم خنثی است و برای برخی فلزات دیگر این نسبت حتی چشمگیرتر است. چنین کاهشی در اندازه یون‌های فلزی به آنها اجازه می‌دهد تا چندین بار به شکل هیدرید فشرده شوند، بدون اینکه در نتیجه چنین فشردگی فشاری افزایش یابد.

علاوه بر این، این توانایی برای بیش از حد متراکم کردن بسته بندی ذرات هیدرید به طور تجربی حتی در شرایط عادی معمولی تشخیص داده می شود (جدول 1 را ببینید)، و در فشارهای بالا حتی بیشتر افزایش می یابد.

چگالی، گرم بر سانتی متر

فلز

هیدرید

تراکم، %

جدول 1. تراکم پذیری برخی از هیدریدها (در شرایط عادی)

علاوه بر این، خود هیدریدها نیز قادر به حل کردن هیدروژن اضافی هستند. زمانی آنها حتی سعی کردند از این توانایی در توسعه موتورهای خودروهای هیدروژنی برای ذخیره سوخت استفاده کنند.

برای مثال، یک سانتی‌متر مکعب هیدرید منیزیم یک و نیم برابر بیشتر از وزنی هیدروژنی دارد که در یک سانتی‌متر مکعب هیدروژن مایع وجود دارد و هفت برابر بیشتر از گازی که تا صد و پنجاه اتمسفر فشرده شده است! ” (M. Kuryachaya، "هیدریدهایی که وجود نداشتند").

یک مشکل این است که در شرایط عادی هیدریدها بسیار ناپایدار هستند...

اما ما به شرایط عادی نیاز نداریم، زیرا ما در مورد احتمال وجود آنها در اعماق روده های سیاره صحبت می کنیم - جایی که فشار به طور قابل توجهی بالاتر است. و با افزایش فشار، پایداری هیدریدها به میزان قابل توجهی افزایش می یابد.

امروزه، تأیید تجربی این ویژگی ها به دست آمده است و زمین شناسان بیشتر و بیشتر به تدریج تمایل دارند که باور کنند که مدل هسته هیدرید ممکن است بسیار نزدیکتر از مدل قبلی آهن نیکل باشد. علاوه بر این، محاسبات تصفیه شده شرایط در روده های سیاره ما ماهیت نامطلوب مدل آهن نیکل "خالص" هسته آن را نشان می دهد.

اندازه‌گیری‌های لرزه‌شناسی نشان می‌دهد که هم هسته‌های داخلی (جامد) و هم هسته خارجی (مایع) زمین با چگالی کمتری در مقایسه با مقدار به‌دست‌آمده بر اساس مدلی از یک هسته متشکل از تنها آهن فلزی تحت پارامترهای فیزیکوشیمیایی یکسان مشخص می‌شوند. .

وجود هیدروژن در هسته به دلیل حلالیت کم آن در آهن در فشار اتمسفر مدت‌ها مورد بحث بوده است. با این حال، آزمایش‌های اخیر نشان داده‌اند که هیدرید آهن FeH می‌تواند در دماها و فشارهای بالا تشکیل شود و هنگام فرو رفتن در عمق، در فشارهای بیش از 62 گیگا پاسکال، که مربوط به عمق 1600 کیلومتری است، پایدار است. در این راستا وجود مقادیر قابل توجهی (تا 40 مول درصد) هیدروژن در هسته کاملاً قابل قبول است و چگالی آن را به مقادیری مطابق با داده های زلزله شناسی کاهش می دهد"(یو. پوشچاروفسکی، "تکتونیک و ژئودینامیک گوشته زمین").

اما مهمترین چیز این است که تحت شرایط خاصی - مثلاً وقتی فشار کاهش می یابد یا هنگام گرم شدن - هیدریدها می توانند به اجزای خود تجزیه شوند. یون های فلزی با تمام عواقب بعدی به حالت اتمی تبدیل می شوند. فرآیندی اتفاق می افتد که در آن حجم یک ماده بدون تغییر جرم به طور قابل توجهی افزایش می یابد، یعنی بدون هیچ گونه نقض قانون بقای ماده. فرآیند مشابهی زمانی رخ می دهد که هیدروژن از محلول در یک فلز آزاد می شود (به بالا مراجعه کنید).

و این در حال حاضر یک مکانیسم کاملا قابل درک برای افزایش اندازه سیاره فراهم می کند!!!

پیامد اصلی زمین‌شناسی و تکتونیکی فرضیه یک زمین در ابتدا هیدرید، در طول تاریخ زمین‌شناسی قابل توجه و شاید چندگانه است. افزایش حجم آن، که به دلیل فشردگی اجتناب ناپذیر داخلی سیاره در هنگام گاز زدایی هیدروژن و انتقال هیدریدها به فلزات است» (V. Larin, "Hypothesis of an Initially hydride Earth").

بنابراین، لارین نظریه ای را ارائه کرد که نه تنها برخی از مشکلات ذخایر سنگ معدن را حل می کند و تعدادی از فرآیندهای تاریخ زمین را توضیح می دهد (که به آنها باز خواهیم گشت)، بلکه زمینه جدی برای فرضیه گسترش ما فراهم می کند. سیاره - به عنوان یک نتیجه جانبی.

لارین مهمترین کار را انجام داد - او تمام مشکلات اصلی نظریه انبساط زمین را حذف کرد!..

تنها چیزی که باقی می ماند "جزئیات فنی" است.

به عنوان مثال، دقیقاً مشخص نیست که سیاره ما در کل دوره وجودش چقدر افزایش یافته است و انبساط آن با چه سرعتی دقیق اتفاق افتاده است. محققان مختلف تخمین هایی را ارائه کردند که بسیار متفاوت از یکدیگر بودند، علاوه بر این، به شدت یادآور مکیدن ساده انگشت بودند.

طبق این فرضیه، در دوره پالئوزوئیک، شعاع زمین تقریباً 1.5 - 1.7 برابر کمتر از شعاع مدرن بود و بنابراین، از آن زمان حجم زمین تقریباً 3.5 - 5 برابر شده است. سروختین، "فاجعه زمین در حال گسترش").

محتمل‌ترین ایده‌ها در مورد مقیاس نسبتاً متوسط ​​انبساط زمین به نظر می‌رسد، که در آن از اوایل آرکئن (یعنی بیش از 3.5 میلیارد سال) شعاع آن می‌توانست بیش از یک و نیم تا دو برابر افزایش یابد. ، از اواخر پروتروزوئیک (یعنی بیش از 1.6 میلیارد سال) - نه بیشتر از 1.3 - 1.5 برابر و از آغاز مزوزوئیک (یعنی در طی 0.25 میلیارد سال گذشته) تا حداکثر 5. 10 درصد» (ای. میلانوفسکی، «زمین آیا زمین در حال گسترش است؟ آیا زمین در حال تپش است؟»).

افسوس. فرضیه لارین نیز مستقیماً به این سؤال پاسخ نمی دهد.

علاوه بر این، همه محققان از این واقعیت نتیجه گرفتند که این فرآیند از همان ابتدای شکل گیری زمین کم و بیش به طور مساوی پیش می رود (نویسنده نظریه هیدرید، V. Larin نیز به این فرضیه پایبند است). و این منجر به نرخ انبساط بسیار پایینی می شود که تشخیص آن با ابزارهای مدرن تقریباً غیرممکن است. و به نظر می رسد که آزمایش اعتبار این نظریه فقط مربوط به آینده ای دور باشد.

با ذخیره سازی هیدروژن به شکل هیدرید، نیازی به سیلندرهای حجیم و سنگین در هنگام ذخیره سازی گاز هیدروژن فشرده یا مخازن سخت و گران قیمت برای ذخیره هیدروژن مایع نیست. هنگام ذخیره سازی هیدروژن به شکل هیدرید، حجم سیستم در مقایسه با حجم ذخیره سازی در سیلندرها تقریباً 3 برابر کاهش می یابد. حمل و نقل هیدروژن ساده شده است. هیچ هزینه ای برای تبدیل و مایع سازی هیدروژن وجود ندارد.

هیدروژن را می توان از هیدریدهای فلز با دو واکنش هیدرولیز و تفکیک به دست آورد:

با هیدرولیز می توان دو برابر هیدروژن موجود در هیدرید به دست آورد. با این حال، این روند عملا غیر قابل برگشت است. روش تولید هیدروژن با تفکیک حرارتی یک هیدرید، امکان ایجاد انباشته‌کننده‌های هیدروژنی را فراهم می‌کند که تغییر جزئی دما و فشار در سیستم باعث تغییر قابل توجهی در تعادل واکنش تشکیل هیدرید می‌شود.

دستگاه های ثابت برای ذخیره سازی هیدروژن به شکل هیدریدها محدودیت شدیدی در جرم و حجم ندارند، بنابراین عامل محدود کننده در انتخاب یک هیدرید خاص، به احتمال زیاد هزینه آن خواهد بود. برای برخی کاربردها، هیدرید وانادیم ممکن است مفید باشد، زیرا در دمای نزدیک به 270 کلوین به خوبی تفکیک می شود. هیدرید منیزیم نسبتاً ارزان است، اما دمای تفکیک نسبتاً بالای 560-570 کلوین و گرمای تشکیل بالا دارد. آلیاژ آهن-تیتانیوم نسبتاً ارزان است و هیدرید آن در دمای 320-370 کلوین با گرمای کم تشکیل تجزیه می شود.

استفاده از هیدریدها مزایای ایمنی قابل توجهی دارد. مخزن هیدروژن هیدرید آسیب دیده خطر کمتری نسبت به مخزن هیدروژن مایع آسیب دیده یا مخزن تحت فشار پر از هیدروژن دارد.

مهم است که اتصال هیدروژن به فلز با آزاد شدن گرما اتفاق بیفتد. فرآیند گرمازایی تشکیل یک هیدرید از هیدروژن M یک فلز (شارژ کردن) و فرآیند گرماگیر آزادسازی هیدروژن از هیدرید (تخلیه) را می توان به شکل واکنش های زیر نشان داد:

برای استفاده فنی از هیدریدها، دماهایی که در آن فشار تفکیک هیدروژن در هیدرید به مقادیر بالای 0.1 مگاپاسکال می‌رسد، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. هیدریدهایی که در آنها فشار تفکیک بالای 0.1 مگاپاسکال در دمای زیر نقطه انجماد آب حاصل می شود، دمای پایین نامیده می شوند. اگر این فشار در دمایی بالاتر از نقطه جوش آب به دست آید، چنین هیدریدهایی درجه حرارت بالا در نظر گرفته می شوند.

برای نیازهای حمل و نقل جاده ای، هیدریدها ایجاد می شوند که از نظر تئوری می توانند حداکثر 130-140 کیلوگرم هیدروژن در هر 1 متر مکعب هیدرید فلز داشته باشند. با این حال، بعید است که ظرفیت هیدرید محقق شده بیش از 80 کیلوگرم بر متر مکعب باشد، اما حتی این محتوای هیدروژن در مخزن با ظرفیت 130 dm 3 برای مسافت پیموده شده 400 کیلومتر وسیله نقلیه کافی است. اینها شاخص های واقعی برای استفاده هستند، اما افزایش جرم مخزن پر شده با هیدرید باید در نظر گرفته شود. به عنوان مثال، جرم هیدرید لاتان نیکل به 1 تن و هیدرید منیزیم - 400 کیلوگرم می رسد.

تا به امروز، هیدریدهای فلزی با طیف وسیعی از خواص سنتز و مطالعه شده اند. داده های مربوط به خواص برخی از هیدریدها که بیشترین علاقه بالقوه را برای استفاده صنعتی دارند در جدول آورده شده است. 10.3 و 10.4. همانطور که از جدول مشخص است. به عنوان مثال، 10.3، هیدرید منیزیم امکان ذخیره 77 گرم H2 در هر 1 کیلوگرم جرم هیدرید را فراهم می کند، در حالی که در یک سیلندر تحت فشار 20 مگاپاسکال تنها 14 گرم در هر کیلوگرم از ظرف وجود دارد. در مورد هیدروژن مایع، می توانید 500 گرم در ظرف 1 کیلوگرمی ذخیره کنید.

برنامه جامع کار جستجو، تحقیق و توسعه روی انرژی هیدروژنی و سلول های سوختی قصد دارد پالادیوم را مطالعه کند. پالادیوم فلزی گروه پلاتین یکی از مواد اصلی پیل سوختی و تمام انرژی هیدروژنی است. بر اساس آن، کاتالیزورها، دستگاه‌های غشایی برای تولید هیدروژن خالص، مواد با ویژگی‌های عملکردی پیشرفته، سلول‌های سوختی، الکترولیزها و حسگرهایی برای تعیین هیدروژن تولید می‌شوند. پالادیوم می تواند به طور موثر هیدروژن، به ویژه نانو پودر پالادیوم را انباشته کند.

علاوه بر انرژی هیدروژن، پالادیوم در کاتالیزورهای پس از تصفیه گازهای خروجی از خودروهای معمولی استفاده می شود. الکترولیز برای تولید هیدروژن و اکسیژن با تجزیه آب؛ سلول های سوختی قابل حمل، به ویژه متانول؛ الکترولیزهای اکسید جامد با الکترودهای پایه پالادیوم. دستگاه هایی برای دریافت اکسیژن از هوا، از جمله برای اهداف پزشکی؛ حسگرهایی برای تجزیه و تحلیل مخلوط های گازی پیچیده

نکته حائز اهمیت این است که کشور ما حدود 50 درصد از تولید جهانی این فلز لازم برای تولید هیدروژن را در اختیار دارد. در حال حاضر، در موسسه فیزیک شیمی آکادمی علوم روسیه در Chernogolovka، کار برای ایجاد باتری های هیدروژن بر اساس هیدریدهای فلزی در حال انجام است.

خواص برخی از هیدریدها

جدول 10.3