Palladiumhydrid – Enzyklopädie

Palladiumhydrid ist metallisches Palladium, das in seinem Kristallgitter eine erhebliche Menge Wasserstoff enthält. Trotz seines Namens handelt es sich nicht um ein ionisches Hydrid, sondern um eine Palladiumlegierung mit metallischem Wasserstoff, die mit PdH x geschrieben werden kann. Bei Raumtemperatur können Palladiumhydride zwei kristalline Phasen enthalten, α und β (manchmal als α 'bezeichnet). Die reine α-Phase liegt bei x < 0.017 whereas pure β phase is realised for x > 0,58 vor; x-Zwischenwerte entsprechen α-β-Gemischen. [1]

Die Wasserstoffabsorption durch Palladium ist reversibel und wurde daher auf Wasserstoffspeicherung untersucht. [2] Palladiumelektroden wurden in einigen Kaltfusionsexperimenten unter der Hypothese verwendet, dass es sich um Wasserstoff handeln könnte "Gequetscht" zwischen den Palladiumatomen, um ihnen zu helfen, bei niedrigeren Temperaturen zu verschmelzen, als dies sonst erforderlich wäre. Eine große Anzahl von Forschungslabors in den Vereinigten Staaten, Italien, Japan, Israel, Korea, China und anderen Ländern behauptet, eine kalte Fusion in Palladiumdeuterid (schwere Wasserstoffversion von Palladiumhydrid) beobachtet zu haben. [3]

Geschichte edit ]

Die Absorption von Wasserstoffgas durch Palladium wurde erstmals 1866 von T. Graham festgestellt, und die Absorption von elektrolytisch erzeugtem Wasserstoff, bei dem Wasserstoff in einer Palladiumkathode absorbiert wurde, wurde erstmals 1939 dokumentiert. [2] Graham stellte eine Legierung mit der Zusammensetzung PdH 0,75 her. [4]

Chemische Struktur und Eigenschaften

Palladium wird manchmal metaphorisch als "Metallschwamm" bezeichnet (nicht zu verwechseln mit wörtlicheren Metallschwämmen), weil es Wasserstoff aufnimmt "wie ein Schwamm Wasser aufnimmt".
Bei Raumtemperatur und Atmosphärendruck (Standardumgebungstemperatur und -druck),
Palladium kann bis zum 900-fachen seines eigenen Wasserstoffvolumens absorbieren. [5]
Ab 1995 kann Wasserstoff im Metallhydrid absorbiert und dann für Tausende von Zyklen wieder desorbiert werden. Die Forscher suchen nach Wegen, um die Lebensdauer der Palladiumspeicherung zu verlängern. [6]

Bei der Absorption von Wasserstoff entstehen zwei verschiedene Phasen, die beide Palladiummetallatome in einem flächenzentrierten kubischen Gitter (fcc, rocksalt) enthalten reines Palladiummetall. Bei niedrigen Konzentrationen bis zu PdH 0,02 dehnt sich das Palladiumgitter leicht von 388,9 auf 389,5 Uhr aus. Oberhalb dieser Konzentration erscheint die zweite Phase mit einer Gitterkonstante von 402,5 pm. Beide Phasen koexistieren bis zu einer Zusammensetzung von PdH 0,58 wenn die Alpha-Phase verschwindet. [1] Neutronenbeugungsstudien haben gezeigt, dass Wasserstoffatome zufällig die oktaedrischen Zwischenräume im Metallgitter besetzen (in einem fcc-Gitter gibt es ein oktaedrisches Gitter) Loch pro Metallatom). Die Absorptionsgrenze bei Normaldruck liegt bei PdH 0,7 was darauf hinweist, dass ungefähr 70% der oktaedrischen Löcher besetzt sind. Die Absorption von Wasserstoff ist reversibel und Wasserstoff diffundiert schnell durch das Metallgitter. Die metallische Leitfähigkeit nimmt ab, wenn Wasserstoff absorbiert wird, bis der Feststoff bei etwa PdH 0,5 zum Halbleiter wird. [4]

Supraleitung

PdH x ist ein Supraleiter mit einer Übergangstemperatur T c von etwa 9 K für x = 1. (Reines Palladium ist nicht supraleitend). Bei höheren Temperaturen (bis zu 273 K) wurden in wasserstoffreichem (x ~ 1), nichtstöchiometrischem Palladiumhydrid Rückgänge des spezifischen Widerstands gegenüber der Temperatur beobachtet und als supraleitende Übergänge interpretiert. [7][8][9] Diese Ergebnisse wurden in Frage gestellt [10] [19659019] fehlgeschlagene Überprüfung ] und wurden bisher nicht bestätigt.

Oberflächenabsorptionsprozess

Es wurde durch Rastertunnelmikroskopie gezeigt, dass für die Förderung des Absorptionsprozesses von Wasserstoff Aggregate mit mindestens drei freien Stellen auf der Oberfläche des Kristalls erforderlich sind die Dissoziation des Wasserstoffmoleküls. [11] Der Grund für ein solches Verhalten und die besondere Struktur von Trimeren wurde analysiert. [12]

Die Absorption von Wasserstoff ist reversibel und hochselektiv. Industriell wird ein Diffusorabscheider auf Palladiumbasis verwendet. Unreines Gas wird durch Rohre aus dünnwandiger Silber-Palladium-Legierung geleitet, da Protium und Deuterium leicht durch die Legierungsmembran diffundieren. Das durchströmende Gas ist rein und gebrauchsfertig. Palladium ist mit Silber legiert, um seine Festigkeit und Versprödungsbeständigkeit zu verbessern. Um sicherzustellen, dass die Bildung der Beta-Phase vermieden wird, wird die Temperatur über 300 ° C gehalten, da die zuvor festgestellte Gitterausdehnung zu Verzerrungen und Aufspaltungen der Membran führen würde. [4]

Siehe auch Bearbeiten ]

Referenzen [ ]

  1. ^ a b Manchester, FD; San-Martin, A; Pitre, J. M. (1994). "Das H-Pd (Wasserstoff-Palladium) -System". Journal of Phase Equilibria . 15 : 62–83. doi: 10.1007 / BF02667685. Phasendiagramm für Palladium-Wasserstoff-System, archiviert am 29.02.2008 in Archive.today
  2. ^ a b W. Grochala; P. P. Edwards (2004). "Thermische Zersetzung der nicht-interstitiellen Hydride zur Speicherung und Herstellung von Wasserstoff". Chem. Rev. 104 (3): 1283–1316. doi: 10.1021 / cr030691s. PMID 15008624.
  3. ^ LENR-Phänomen bei der NASA
  4. ^ a b c [19659046] Greenwood, Norman N .; Earnshaw, Alan (1997). Chemie der Elemente (2. Aufl.). Butterworth-Heinemann. S. 1150–151. ISBN 978-0-08-037941-8 .
  5. ^
    Ralph Wolf; Khalid Mansour.
    "Der erstaunliche Metallschwamm: Wasserstoff aufsaugen".
    1995.
  6. ^
    "Verlängerung der Lebensdauer von Palladiumbetten".
  7. ^ Tripodi, P (2003). "Möglichkeit supraleitender Hochtemperaturphasen in PdH" (PDF) . Physica C . 388–389: 571–572. Bibcode: 2003PhyC..388..571T. doi: 10.1016 / S0921-4534 (02) 02745-4.
  8. ^ Tripodi, P; Digioacchino, D; Vinko, J. (2004). "Supraleitung in PdH: phänomenologische Erklärung". Physica C: Supraleitung . 408-410: 350–352. Bibcode: 2004PhyC..408..350T. doi: 10.1016 / j.physc.2004.02.099.
  9. ^ Tripodi, Paolo; Di Gioacchino, Daniele; Vinko, Jenny Darja (2007). "Ein Überblick über die Hochtemperatursupraleiteigenschaften des PdH-Systems". Internationale Zeitschrift für moderne Physik B . 21 (18 & 19): 3343–3347. Bibcode: 2007IJMPB..21.3343T. doi: 10.1142 / S0217979207044524.
  10. ^ Baranowski, B .; Dębowska, L. (2007). "Bemerkungen zur Supraleitung in PdH" (PDF) . Journal of Alloys and Compounds . 437 (1–2): L4 – L5. doi: 10.1016 / j.jallcom.2006.07.082.
  11. ^ T. Mitsui; M. K. Rose; E. Fomin; D. F. Ogletree; M. Salmeron (2003). "Dissoziative Wasserstoffadsorption an Palladium erfordert Aggregate von drei oder mehr freien Stellen". Natur . 422 (6933): 705–7. Bibcode: 2003Natur.422..705M. doi: 10.1038 / nature01557. PMID 12700757.
  12. ^ N. Lopez; Z. Lodziana; F. Illas; M. Salmeron (2004). "Wenn Langmuir zu einfach ist: H 2 Dissoziation auf Pd (111)". Physical Review Letters . 93 (14): 146103. Bibcode: 2004PhRvL..93n6103L. doi: 10.1103 / PhysRevLett.93.146103. PMID 15524815.

Externe Links [ Bearbeiten ]


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