Aktuální číslo:

2018/10

Téma měsíce:

Navigace

Kovy jako „skladiště“ vodíku

 |  4. 4. 2013
 |  Vesmír 92, 235, 2013/4

Perspektiva postupného vyčerpání fosilních paliv vedla ke stimulaci výzkumných odvětví, která se zabývají problémem alternativních zdrojů a skladováním energie. Zajímavou náhradou uhlovodíků se ukazuje vodík, narážíme však na problémy s jeho skladováním.

Vodík teoreticky můžeme skladovat jako dosud v ocelových lahvích natlakovaných na 150 atmosfér. Novodobé kompozitní materiály dovolují vyvinout tlakové nádoby lehčí a odolávající vyšším tlakům. Ale i když pomineme bezpečnostní rizika, hustota zůstává pozadu za kapalným vodíkem, jehož využití si žádá ochladit vodík na bod varu (za normálního tlaku –253 °C) a udržovat jej v tepelně izolované nádobě. Ani sebelepší izolace však nezabrání tomu, aby se vodík postupně neodpařoval.

Žádná z těchto nectností se neobjevuje u skladování vodíku ve formě hydridů kovů. Oč jde? S řadou kovů vodík vytváří takzvané intersticiální sloučeniny. Můžeme si představit, že kladně nabité protony vodíkových jader obsadí některé vhodné intersticiální polohy v krystalové mříži (tj. polohy v mezerách mezi velkými atomy kovu), zatímco elektrony vodíku jsou „kolektivizovány“ podobně jako vnější elektrony kovových prvků a přispívají tak do kovové vazby.

Krystalová mříž pak mírně expanduje a v některých případech se snaží přizpůsobit, aby mohla pohltit ještě více vodíku. Může dokonce měnit symetrii. V první fázi dojde k náhodnému rozmístění několika atomů vodíku ve značném množství intersticiálních poloh. Dodáme-li více vodíku, v některých případech můžeme dosáhnout obsazení všech nebo téměř všech intersticiálních poloh. Objem krystalu pozorovatelně vzroste, někdy o deset i více procent. To vede zpravidla k fragmentaci – z kusu kovu se stává jemný prášek, neboť hydrogenace postupuje zvenčí a materiál je postupně narušován. Takový hydrid je stabilní za normálního tlaku a teploty, nepotřebuje tedy speciální tlakovou nádobu, ale již po mírném zahřátí je vodík postupně uvolňován.

Zajímavé je, že tendenci k takovému pohlcování vodíku mají kovy z různých částí periodické tabulky. Kromě silně reaktivních kovů z její levé časti, jako je hořčík (Mg) nebo lithium (Li), lze hydridy najít např. u ušlechtilejších kovů jako niob (Nb), tantal (Ta), či dokonce palladium (Pd). Někdy, jako např. u niklu (Ni), je třeba materiál vystavit vysokému tlaku vodíku (řádově 1000 atmosfér; pozn. red.: 1 atmosféra = 101 325 pascalů) a výsledný monohydrid NiH opět plyn po snížení jeho tlaku uvolní.

Nyní vidíte 16 % článku. Co dál:

Jsem předplatitel, mám plný přístup
Jsem návštěvník
Chci si přečíst celé číslo
Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru. Více o předplatném
OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Fyzika

O autorovi

Ladislav Havela

Doc. RNDr. Ladislav Havela, CSc., (*1955) vystudoval MFF UK, kde také v současnosti působí. Na katedře fyziky kondenzovaných látek se zabývá magnetickými vlastnostmi sloučenin lanthanoidů, uranu a dalších aktinoidů, tenkých vrstev, a hydridy kovů.

Doporučujeme

Vlaštovka extrémista

Vlaštovka extrémista

Jaroslav Cepák, Petr Klvaňa  |  10. 10. 2018
Díky satelitní telemetrii se podařilo odhalit vpravdě neuvěřitelné výkony některých ptačích druhů. Nejznámějším je zřejmě osmidenní nonstop let...
Velké umění astronavigace: Od astrolábu po sextant

Velké umění astronavigace: Od astrolábu po sextant

Petr Scheirich  |  1. 10. 2018
Staří mořeplavci prý určovali polohu své lodi podle hvězd. Tato rozšířená romantická představa je ale nesprávná. Metoda astronavigace nikdy nebyla...
Jak se neztratit na moři

Jak se neztratit na moři

Petr Scheirich  |  1. 10. 2018
Dle znamenitého pozorování Slunce a Měsíce shledávám naši zeměpisnou délku 178° 18' 30" západně od Greenwiche. Zeměpisná délka dle logu je 175°...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné