Les hydrures traditionnels sont des composés simples dans lesquels l’hydrogène porte une charge négative. Ils contiennent souvent un ou plusieurs ions métalliques positifs – comme, par exemple, l’hydrure de lithium et d’aluminium (LiAlH4). Ces substances sont des bases et sont des agents réducteurs puissants qui peuvent être dangereux à manipuler. Néanmoins, dans la recherche de substituts appropriés pour les combustibles fossiles, les hydrures métalliques sont considérés comme des candidats probables. Cela peut être particulièrement vrai pour les hydrures de métaux de transition.
Certains des hydrures métalliques traditionnels les plus courants sont ceux de sodium, de calcium et de nickel. Ces substances sont classées respectivement comme les hydrures de métaux alcalins, alcalino-terreux et de transition. Pour un hydrure de métal alcalin ou alcalino-terreux, la liaison chimique est le plus souvent des variétés covalentes, ioniques et ioniques mixtes. L’hydrure de nickel, utilisé dans la fabrication des batteries de véhicules, est formé en combinant les éléments sous haute pression. Cet hydrure métallique présente un type de liaison chimique différent, qui est considéré comme essentiel au processus de stockage de l’hydrogène.
L’hydrure de nickel ressemble dans une certaine mesure à l’hydrure de son autre métal de transition, le palladium. Ces deux éléments s’unissent à l’hydrogène par une variété de liaisons métalliques appelées « liaison interstitielle ». Dans ce type de liaison, les atomes plus gros ont des atomes plus petits – dans ce cas de l’hydrogène – insérés entre eux. Ne nécessitant pas les conditions strictes nécessaires au nickel, l’hydrure de palladium se forme à température ambiante et à pression atmosphérique, stockant jusqu’à 900 fois son volume en hydrogène. Bien que le palladium soit d’un coût prohibitif, il pourrait théoriquement être utilisé et présenterait un moyen plus sûr et plus efficace de transporter l’hydrogène des véhicules que les réservoirs de gaz sous pression.
Les atomes de palladium sont près de 5.5 fois plus gros que ceux de l’hydrogène. Les atomes de nickel sont 4.6 fois plus gros que l’hydrogène. Cela se compare à un rapport de 2.1 fois pour le fer et le carbone, qui se lient de manière interstitielle pour former de l’acier au carbone. Quelle que soit la relation entre le rapport de taille atomique et la facilité d’insertion par diffusion, cette corrélation entre la liaison et celle de l’acier au carbone indique que les hydrures de nickel et de palladium sont des sortes d’alliages.
Si les hydrures doivent être considérés comme des candidats sérieux pour l’utilisation, certains défis doivent être relevés – un exemple peut être vu dans le stockage de carburant. D’une part, lorsque l’hydrogène gazeux est diffusé dans un métal, il crée rapidement une contre-pression qui ralentit la diffusion ultérieure. Le dopage du métal primaire avec un autre élément métallique peut atténuer cette tendance. Un autre problème est qu’à chaque cycle répété, le substrat métallique d’hydrure se dilate et se contracte. Les morceaux de substrat peuvent se décomposer en particules plus petites, produisant des fines qui deviennent une source de difficulté à moins d’être filtrées. Enfin, les hydrures doivent surpasser les concurrents, qui comprennent éventuellement de l’hydrogène liquéfié et des complexes bore-hydrogène liquides.