A fém-hidridek kémiai potenciáljának újfajta modellezése lehetôvé teszi, hogy összehasonlíthassuk a szimulációk és a kísérletek eredményeit.
Ezüstfehér fém, amelyet a bölcsesség istennôjérôl neveztek el. Levegôn nem oxidálódik. Arannyal keverve az ékszerészek által használt "fehér arannyá" ötvözódik. A platina közeli rokona, felhasználják a fogászatban, az órakészítésben, a sebészeti berendezésekben és az elektromos kontaktusokban.
A palládiumról van szó, a periódusos rendszer 46. elemérôl, amelynek az a legmegdöbbentôbb tulajdonsága, hogy képes elnyelni a hidrogént, mint szivacs a vizet – mármint ha valaki el tud képzelni egy olyan szivacsot, amelyik több száz vödörnyi vizet nyel el. Szobahômérsékleten és légköri nyomáson a palládium a saját térfogata 900-szorosának megfelelô hidrogént tud elnyelni. "Ez azt jelenti, hogy ha ugyanezt a hidrogént egy palackban akarnánk tárolni, akkor ehhez nagy nyomásra lene szükségünk – míg ugyanezt a palládium segítségével könnyedén megtehetjük" – mondja Khalid Mansour.
Ezért használják a palládiumot hidrogén és hidrogénizotópok – például a trícium, a magreakciók egyik termékének – tárolására. Azonban mindmáig nem volt teljesen világos, hogyan megy végbe mikroszkopikusan az adszorpció. Ha pontosabban tudnánk, hogy mi történik molekuláris szinten, azaz például milyen fázisátalakulások következnek be a hidrogénnel töltött fémben, és milyen hatásuk van az anyagban levô mechanikai hibáknak, akkor talán tudnánk olyan fém-hidrideket készíteni, amelyek még több hidrogént tárolnak. Az ilyen kutatásoknak közvetlen technológiai fontosságuk is van, mégpedig az, hogy miként lehet majd ezeket a fém-hidrideket tüzelôanyag-cellákban felhasználni.
Mansour (aki jelenleg a Cray Research munkatársa), Ralph Wolf és Myung Lee (a kutatást támogató Westinghouse Savannah River Company munkatársai), valamit a Clemson Egyetem fizikusa, John Ray megpróbálják a kutatásaikkal megvilágítani a homályos pontokat. "Mondhatjuk azt is, hogy egy kísérletezô úgy dolgozik, mint egy alkimista. Tudjuk, hogy a palládium képes magába szívni a hidrogént, de nem tudjuk, hogyan. Arra lenne szükség, hogy megértsük a mikroszkopikus szinten zajló folyamatokat. És ezen a ponton jövünk mi" – mondja Mansour.
A kutatók a Pittsburgh Supercomputing Centerben levô CRAY T3D segítségével szimulálják, hogyan töltôdik fel a palládium hidrogénnel, miközben palládium hidrid képzôdik. Lényegében egy kísérletet végeznek el – számítógép segítségével – amelyben azt vizsgálják, hogy a palládiumban lévô hidrogénatomok számának változása hogyan befolyásolja a kint maradó hidrogéngáz nyomását. Ezen kutatás elvégzéséhez kifejlesztettek egy új módszert, amely az alapvetô termodinamikai tulajdonság, a kémiai potenciál vizsgálatára alkalmas Módszerük lehetôvé teszi, hogy egyszerre sok atomot vizsgáljanak, így olyan eredményeket kaphatnak, amelyek közvetlenül összehasonlíthatók a kísérleti adatokkal.
A palládium-hidrid béta-fázisa 300 Kelvinen. Ez a fázis akkor alakul ki, amikor a hidrogénatomok (sárga) koncentrációja a palládiumban (bíbor) megnövekszik. A korai fázisban (alfa-fázis) a hidrogénatomok véletlenszerûen népesítik be a rácsközi helyeket. Egy kritikus pontban azonban a rács kiterjeszkedik, így a hidrogénnek lehetôsége van arra, hogy nagyobb fürtökbe álljon össze. A képen a rács a (001) irányból látható.
[ Vissza a válogatás listájára ]