El hidruro de paladio es paladio metálico que contiene una cantidad sustancial de hidrógeno dentro de su red cristalina . A pesar del nombre, no es un hidruro iónico sino más bien una aleación de paladio con hidrógeno metálico que se puede escribir PdH x . A temperatura ambiente, los hidruros de paladio pueden contener dos fases cristalinas, α y β (a veces llamadas α '). La fase α pura existe para x <0.017 mientras que la fase β pura se produce para x> 0.58; los valores intermedios de x corresponden a mezclas α-β.
La absorción de hidrógeno por el paladio es reversible y, por tanto, se ha estudiado para el almacenamiento de hidrógeno . Se han utilizado electrodos de paladio en algunos experimentos de fusión en frío , bajo el supuesto de que el hidrógeno podría "pegarse" entre los átomos de paladio para ayudarlos a fusionarse a temperaturas más bajas de las que serían necesarias de otra manera. Un gran número de laboratorios de investigación en los Estados Unidos , Italia , Japón , Israel , Corea , China y otros afirman haber observado fusión fría en deuteruro de paladio (la versión de hidrógeno pesado del hidruro de paladio).
La absorción de hidrógeno por el paladio fue notada por primera vez por T. Graham en 1866 y la absorción de hidrógeno producida por electrólisis por un cátodo de paladio se documentó por primera vez en 1939. Graham produjo una aleación con la composición PdH 0,75 .
El paladio a veces se denomina metafóricamente "esponja metálica" (que no debe confundirse con esponjas metálicas ) porque absorbe hidrógeno "como una esponja absorbe agua". En condiciones normales de temperatura y presión , el paladio puede absorber hasta 900 veces su propio volumen de hidrógeno. Desde 1995 se han realizado miles de ciclos de absorción / desorción. Se están realizando investigaciones para extender la vida útil del almacenamiento de paladio.
La absorción de hidrógeno tiene dos fases diferentes, las cuales contienen átomos de paladio metálico en una estructura cúbica centrada en las caras (cfc), que es la misma estructura que el paladio metálico. A bajas concentraciones, hasta PdH 0,02, la red de paladio se hincha ligeramente de 388,9 µm a 389,5 µm. Por encima de esta concentración aparece la segunda fase con una constante de red de 402,5 µm. Las dos fases coexisten hasta la concentración de PdH 0,58 donde desaparece la fase alfa. Los estudios de difracción de neutrones han demostrado que los átomos de hidrógeno ocupan aleatoriamente intersticios octaédricos en la matriz metálica (en una red cfc hay un agujero octaédrico por átomo metálico). El límite de absorción a presiones normales es PdH 0,7 , lo que indica que aproximadamente el 70% de los orificios octaédricos están ocupados. La absorción de hidrógeno es reversible y el hidrógeno se difunde rápidamente a través de la red metálica. La conductividad eléctrica de los hidruros disminuye a medida que se absorbe hidrógeno, hasta que alrededor de PdH 0.5 el sólido se convierte en semiconductor.
PdH x es un superconductor con una temperatura de transición T c de aproximadamente 9 K para x = 1, mientras que el paladio puro no es superconductor.
Los estudios de microscopía de túnel de barrido han demostrado que la absorción de hidrógeno requiere agregados de al menos tres vacantes en la superficie de un cristal de paladio para asegurar la disociación de una molécula de hidrógeno. Se analizó el motivo de tal comportamiento y la estructura particular de los trímeros.
La absorción de hidrógeno es reversible y muy selectiva. Industrialmente, el hidrógeno se purifica pasando a través de tubos de paredes delgadas de una aleación de plata-paladio y, al igual que el protio y el deuterio, se difunden fácilmente a través de la membrana de la aleación, el gas que pasa es puro y está listo para su uso. El paladio se alea con plata para mejorar su dureza y resistencia a la fragilización. La temperatura se mantiene por encima de 300 ° C para evitar la formación de la fase beta, y por tanto la expansión indicada anteriormente que provocaría distorsiones y fraccionamiento de la membrana.