MXPA04012975A

MXPA04012975A - Nuevo tipo de materiales catalizadores basados en complejos de elemento electronegativo-hidrogeno-metal activo para transferencia de hidrogeno.

Info

Publication number: MXPA04012975A
Application number: MXPA04012975A
Authority: MX
Inventors: Zaluska Alickja
Original assignee: Zaluska Alickja
Priority date: 2002-06-25
Filing date: 2003-06-25
Publication date: 2005-09-12
Also published as: CA2389939A1; ATE459573T1; US20050002856A1; WO2004000453A8; AU2003245771A1; EP1534625B1; AU2003245771A8; WO2004000453A3; JP2005535546A; KR20050053532A; US7811957B2; BR0312112A; WO2004000453A2; CN1688505A; DE60331553D1; EP1534625A2; US20060099127A1; RU2005101871A

Abstract

La presente invencion se refiere a una composicion de materia preparada de acuerdo con un metodo que comprende los pasos de: (a) combinar una sustancia seleccionada del grupo que consiste de: metaloide o metal, o una aleacion de los mismos, o un compuesto de los mismos, o una combinacion no homogenea u homogenea de al menos dos del metaloide o metal, la aleacion de los mismos, o el compuesto de los mismos, con una fuente de hidrogeno, para formar un primer intermediario, (b) moler el primer intermediario para llevar a cabo una reaccion entre la sustancia y el hidrogeno para formar un segundo intermediario, (c) combinar el segundo intermediario con una fuente de un elemento electronegativo, para formar un tercer intermediario, y (d) moler el tercer intermediario para llevar a cabo una reaccion entre el segundo intermediario y el elemento electronegativo. La composicion de materia se podria usar como un catalizador o facilitador de transferencia de hidrogeno para aumentar la cinetica de reacciones de hidrogenacion y deshidrogenacion.

Description

NUEVO TIPO DE $¾SATER8ALES CATALIZADORES BASADOS EN COMPLEJOS DE ELEMENTO ELECTRONEGATIVO-HIDRÓGENO- METAL ACTIVO PARA TRANSFERECIA DE HIDRÓGENO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a nuevos materiales catalizadores de composición y estructura molecular específica, las cuales son capaces de catalizar y mejorar la eficiencia de reacciones químicas que implican transferencia de hidrógeno.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Muchas reacciones químicas en ambas, química orgánica e inorgánica implican reubicación de átomos de hidrógeno, iones (protones) o moléculas, las cuales necesitan ser transferidas de una molécula química a otra molécula, o intercambiadas con otros átomos, iones o radicales en el recorrido de reacción. Entre muchas tales reacciones, los tipos más comunes son: hidrogenación y déshidrogenación, reducción/oxidación, varios tipos de reacciones que implican compuestos orgánicos, reacciones electroquímicas, y reacciones en todos los tipos de células de combustible. Todas estas reacciones pueden mostrar un amplio espectro de varios tipos de enlace químico y varios dispositivos de escala atómica subyacentes, así como diferente naturaleza de interacciones atómicas. En todas ellas, hay sin embargo, una característica universal que controla el nivel y eficiencia de estas reacciones, es decir, la eficiencia de la reubicación de hidrógeno. Durante estas reacciones los casos de transferencia o intercambio de hidrógeno ocurren repetidamente y, mejorar la eficiencia de la reubicación de hidrógeno es el desafío principal para muchas tecnologías químicas. En el modo más efectivo, las reacciones con transferencia de hidrógeno se pueden facilitar por catálisis. El papel fundamental de la catálisis es provocar los procesos de escala atómica de la transferencia o intercambio de hidrógeno (disminuyendo la energía de activación relacionada con reubicación de hidrógeno). En la mayoría de los casos, en la ausencia de la catálisis, la reacción química podría ya sea, no ocurrir del todo, o tomaría lugar con, niveles, eficiencias mucho más bajas, o a muy altas temperaturas. El campo general de la catálisis (la cual se vueive uno de los factores críticos para ias tecnologías químicas) es hasta ahora relativamente amplio y bien desarrollado, con un mayor número de varios materiales catalizadores que están siendo investigados y usados. En general, hay dos categorías principales de catalizadores: heterogéneos y homogéneos. Los catalizadores homogéneos están en la misma fase como los reactaníes básicos y los catalizadores heterogéneos están en la fase diferente, por ejemplo: catalizadores sólidos en las reacciones gaseosas. El desarrollo y actual entendimiento de la catálisis nos permiten distinguir dos dispositivos catalizadores esenciales, es decir, catálisis ácida y catálisis básica, en donde los reactantes actúan ya sea como bases para los catalizadores, los cuales alternativamente actúan como ácidos, o como ácidos para los catalizadores básicos. Entre muchos tipos de catalizadores básicos, los siguientes son los más comunes: (H. Hattori "Heterogeneous Basic Catalysts", Chem. Rev. 1995, 95, 537) · Óxidos de metal de componente individual (por ejemplo óxidos alcalinotérreos) • Zeolitas • Iones de metal alcalino sostenidos (por ejemplo metales alcalinos en alúmina) * Minerales de arcilla o Catalizadores no óxidos (por ejemplo KF sostenido en alúmina) Para catalizadores ácidos, los siguientes materiales catalizadores están siendo comúnmente utilizados (A. Corma "Inorganic Solid Acids and Their Use in Acid-Catalyzed Hydrocarbon reactions", Chem. Rev. 1995, 95, 559): • Catalizadores de ácido sólido (por ejemplo alúmina- sílice amorfo y fosfato de aluminio) • Zeolitas y zeotipos · Ácidos heteropoii • Óxidos de metal sulfatados Los catalizadores más simples los materiales monofásicos, taíes como metales, óxidos, suifuros, carburos, boruros, nitruros. Las partículas de metal están entre los catalizadores más importantes, que se usan a gran escala para refinado del petróleo, conversión del gas de escape del automóvil, hidrogenación de monóxido de carbono, hidrogenación de grasas y muchos otros procesos. Los catalizadores multifase normalmente consisten de una fase activa (por ejemplo grupos o partículas de metal) dispersa en un vehículo (soporte). Generalmente se asume que las partículas de metal actúan más probablemente como centros activos para la disociación de hidrógeno, pero el papel del soporte es hasta ahora no del todo entendido. En la práctica e! metal es a menudo costoso (por ejemplo Pt) y puede constituir únicamente alrededor de 1 wt.% del material catalizador, que se aplica en una forma finamente dispersada como partículas en un soporte de óxido de metal poroso de alta extensión (B.C. Gates "Supported Metal Ciusters: Syníhesis, Structure and Catalysis", Chem. Rev. 1 995, 95 51 1 ). Grupos de metal sostenidos se sintetizan a través de química organometálica sobre superficies, química de grupo de fase de gas y preparación especial de canasta de zeolita. Los métodos de preparación comúnmente usan técnicas de química preparativa, tal como preparación, hidrólisis, y descomposición térmica. Estos procesos implican mezcla de soluciones, combinación de sólidos, filtración, secado, calcinaciones, granulación, extrusión (J.E. Schwarz et al. " ethods of Preparation of Catalytic Materials" Chem. Rev. 1995, 95 477). Aunque, generalmente, la catálisis es una de los campos más importantes de tecnología química, está aún lejos de llevarse a cabo. La mayoría de los catalizadores son difíciles de fabricar y el proceso de producción implica una secuencia de varias, etapas complejas (como se menciona arriba), muchas de las cuales no son aún completamente comprendidas. (J.E. Schwarz et al. "Methods of Preparation of Caíalytic Materials" Chem. Rev. 1995, 95 477). Como resultado cambios sutiles en los detalles preparativos pueden resultar en una dramática alteración en las propiedades de los catalizadores final, los cuales pueden entonces volverse ineficaces. Especialmente, la manera en la cual el componente activo del catalizador se introduce hacia un soporte, así como la naturaleza de la interacción entre el elemento activo y el vehículo, podría ser de importancia crítica. Otro desafío crucial en la preparación de los catalizadores es la capacidad para preparar estos materiales con área de superficie suficientemente alta. También la mayoría de los óxidos de metal de multicomponente requieren tratamiento a alta temperatura (que excede los 1 Q0Q°C, en cuanto a óxidos basados en alúmina), la cual es una desventaja técnica significativa. Otro problema es que los materiales catalizadores normalmente requieren "activación", es decir, algún tratamiento especial, antes de que ellos se vuelvan activos como catalizadores, por ejemplo reconocido a alta temperatura en vacío o atmósfera de hidrógeno. Aún entonces, sin embargo, en ciertos casos, el resultado del reconocido en hidrógeno puede realmente mejorar la actividad del catalizador, pero para otros materiales catalizadores, el mismo tratamiento puede en realidad tener un resultado contrario. Aunque los datos experimentales sugieren que los soportes de catalizadores diferentes conducen a diferentes resultados de tratamiento de hidrógeno, estos problemas aún no se resuelven (B.C. Gates "Supported Metal Clusters: Synthesis, Structure, and Cata ly sis", Chem. Rev. 1995, 95, 51 1 ). Además, la mayoría de ios catalizadores se desactivan rápidamente cuando se exponen al aire. Ellos, por consiguiente se deberían manipular bajo una atmósfera protectora, y ser pretratados a altas temperaturas después de exponerse al aire para recuperar sus propiedades cataiizadoras. Todas las desventajas de arriba de los materiales catalizadores convencionales provocan continuos esfuerzos para desarrollar nuevos materiales baratos con propiedades cataiizadoras convenientes para reacciones que implican trasferencia de hidrógeno, y desarrollar nuevos métodos de su preparación. La invención presenta una solución eficaz en costo y práctica para este problema, introduciendo un nuevo tipo de materiales catalizadores, su fabricación y uso como catalizadores en reacciones químicas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En un aspecto general, la presente invención suministra una composición de materia preparado de acuerdo con un método que comprende de las etapas de: (a) combinar una sustancia seleccionada del grupo que consiste de: metaloide o metal, o una aleación de los mismos, o un compuesto de los mismos, o una combinación no homogénea u homogénea de al menos dos del metaloide o metal, la aleación de los mismos o el compuesto de los mismos, con una fuente de hidrógeno, para formar un primer intermediario; (b) moler el primer intermediario para formar un segundo intermediario; (c) combinar el segundo intermediario con una fuente de un elemento electronegativo, para formar un tercer intermediario; y (d) moler el tercer intermediario. No obstante, en otro aspecto general, la presente invención suministra una composición de materia preparado de acuerdo con un método que comprende: (a) combinar un metaloide o metal hidrogenado, o una aleación de los mismos, o un compuesto de ios mismos, una combinación no homogénea u homogénea de ai menos dos del metaloide o metal hidrogenados, o la aleación de los mismos, o el compuesto de los mismos, con una fuente de un elemento electronegativo, para formar un primer intermediario; y (b) moler el primer intermediario. En un aspecto, cada una de las etapas de molienda se conduce en un ambiente gaseoso sustancialmente inerte. En otro aspecto, en donde un ambiente oxidante preferente se evita en la etapa de molienda, la etapa de molienda es lleva a cabo en un ambiente gaseoso que tiene una concentración insuficiente de un agente oxidante para llevar a cabo oxidación deletérea del componente del metaloide o metal, o ia aleación de los mismos, o la combinación no homogénea u homogénea de al menos dos del metaloide o metal. No obstante en otro aspecto, en donde un ambiente reductor preferentemente se evita en !a etapa de molienda, la etapa de molienda se lleva a cabo en un ambiente gaseoso que tiene una concentración insuficiente de un agente reductor para llevar a cabo reducción deletérea del producto intermediario. En otro aspecto, el metaloide o metal se selecciona del grupo que consiste de Li, Na, K, Be, Mg, Ca, Y, Se, Tí, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Pt, Pd, Ru, Rh, Ge, Ga, In, La, Ce, Pr, Nd, Dy, Al, Si, B, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, Ir, Ni, Cu, Ag, Au, Zn, Sn, Pb, Sb, y Bi. En un aspecto adicional, el elemento electronegativo se selecciona del grupo que cosiste de O, F, N, Cl, S, P, C, Te, e 1. No obstante, en un aspecto adicional, las composiciones tienen una forma de partícula que consiste de una pluralidad de partículas, y que tiene un tamaño de partícula menor a 100 micrones. En aún otro aspecto adicional, el 80% de las partículas tienen un tamaño de partícula menor a 50 micrones, y los granos presentes en las partículas se caracterizan por un tamaño menor a 100 nm. En otro aspecto, la composición tiene un patrón de difracción de rayos X que muestra una reflexión de Bragg característica de un co-ordenación de (i) metaloide o metal e (ii) hidrógeno. No obstante, otro aspecto, la molienda imparte una energía de impacto suficiente para llevara a cabo la formación de las nuevas co-ordenaciones atómicas. A este respecto, la molienda se puede llevar a cabo en un molino de bola de alta energía La presente invención también suministra, en otro aspecto general, una composición de materia preparada de acuerdo con un método que comprende las etapas de: (a) lievar a cabo una reacción entre (i) una sustancia ¦ metálica seleccionada del grupo que consiste de un metaloide o metal, o una aleación de los mismos, o un compuesto de los mismos, o una combinación no homogénea u homogénea de al menos dos del metaloide o metal, o la aleación de los mismos, o el compuesto de los mismos, e (ii) hidrógeno, por una primera molienda, para formar un producto intermediario; y (b) llevar a cabo una reacción entre el producto intermediario y un elemento electronegativo, por una segunda molienda. De forma adicional, no obstante en otro aspecto general, la presente invención suministra una composición de materia preparada de acuerdo con un método que comprende en lievar a cabo reacción entre (i) una sustancia metálica seleccionada del grupo que consiste de: metaloide o metal hidrogenado, o una aleación de los mismos, o un compuesto de lo mismos, o una combinación no homogénea u homogénea de ai menos dos del metaloide o metal hidrogenado, o la aleación de los mismos, o el compuesto de los mismos, y (ii) un elemento electronegativo, por molienda. Cada una de las composiciones enumeradas arriba del material, pueden funcionar como facilitadores de transferencia de hidrógeno. A este respecto, cada una de las composiciones arriba enumeradas se pueden combinar con la sustancia metálica seleccionada del grupo que consiste de: (a) un hidruro de un metaloide o metal, o una aleación de los mismos, o un compuesto de los mismos, o una combinación no homogénea u homogénea de al menos dos del metaloide o metal, la aleación de los mismos, o el compuesto de los mismos, o (b) un metaloide o metal capaz de absorber hidrógeno para formar un hidruro, o una aleación de los mismos, o un compuesto de los mismos, o una combinación no homogénea u homogénea de al menos dos del metaloide o metal, la aleación de los mismos, o el compuesto de los mismos, tal combinación lleva a cabo contacto suficiente entre el facilitador del transferencia de hidrógeno y la segunda sustancia metálica de manera que el facilitador de transferencia de hidrógeno se configure para llevar a cabo absorción o desabsorción de hidrógeno por la segunda sustancia metálica. En un aspecto, el facilitador de transferencia de hidrógeno se alea mecánicamente a la segunda sustancia metálica. Tal aleación mecánica se puede llevar a cabo por molienda. Funcionando como un facilitador de transferencia de hidrógeno, las composiciones arriba descritas puede llevar a cabo un proceso de hidrogenar y deshidrogenar una composición de almacenamiento de hidrógeno que comprende las etapas de: (a) llevar a cabo absorción de hidrógeno por la composición de almacenamiento de hidrógeno; y (b) llevar a cabo desabsorción de hidrógeno absorbido de la composición de almacenamiento de hidrógeno; en donde las etapas (a) y (b) se llevan a cabo en cualquier orden. En otro aspecto general, la presente invención suministra una composición de almacenamiento de hidrógeno que comprende: Una sustancia metálica seleccionada del grupo que consiste de: (a) un hidruro de un metaloide o metal, o una aleación de los mismos, o un compuesto de los mismos, o una combinación no homogénea u homogénea de al menos dos del metaloide o metal, la aleación de los mismos, o el compuesto de los mismos, o (b) un metaloide o metal capaz de absorber hidrógeno para formar un hidruro, o una aleación de los mismos, o un compuesto de los mismos, o una combinación no homogénea u homogénea de al menos dos del metaloide o metal, la aleación de los mismos, o el compuesto de ios mismos; y Un facilitador de transferencia de hidrógeno que tiene una co-ordenación atómica caracterizada por una de la siguiente fórmula estructural: (a) (M+M1 )-H--E o (b) (M)-H--E en donde el facilitador de transferencia de hidrógeno se dispone en un contacto suficiente con la sustancia metálica de manera que el facilitador de transferencia de hidrógeno se configura para llevar a cabo absorción o desabsorción de hidrógeno por la segunda sustancia metálica. Ei facilitador de transferencia de hidrógeno también puede tener otras co-ordenaciones atómicas incluyendo: (1 ) - - H - - E; o (2) M - -H - - H BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La invención será mejor entendida y otros objetivos que aquellos enunciados arriba se volverán evidentes cuando la consideración se da para la siguiente descripción detallada de la misma. Tal descripción hace referencia a los dibujos anexos en donde: La Figura 1 ilustra patrones de difracción de rayos x referidos en el Ejemplo 1 de un catalizador basado en Ti y aquel de materiales comparativos; La Figura 2 ilustra patrones de difracción de rayos x referidos en el Ejemplo 1 de materiales comparativos al catalizador basado en Ti; La Figura 3 ilustra absorción de hidrógeno referida en el Ejemplo 1 de un sistema catalizador basado en Ti/Ti; La Figura 4 ilustra absorción de hidrógeno referida en Ejemplo 1 de un sistema catalizador basado en Ti/Ti y aquel de materiales comparativos; La Figura 5 ilustra absorción de hidrógeno referida en el Ejemplo 1 de materiales comparativos para sistema catalizador basado en Ti/Ti; La Figura 6 ilustra patrones de difracción de rayos x referidos en el Ejemplo 1 de un sistema catalizador basado en Ti/Ti hidrogenado y aquel de materiales comparativos; La Figura 7 ilustra patrones de difracción de rayos x referidos en el Ejemplo 2 de catalizadores basados en Zr y aquel de materiales comparativos; La Figura 8 ilustra patrones de difracción de rayos x referidos en el Ejemplo 2 de sistemas catalizadores basados en Zr/Zr y aquel de materiales comparativos, antes y después de la hidrogenación; La Figura 9 ilustra absorción de hidrógeno referida en el Ejemplo 2 de sistemas catalizadores basados en Zr/Zr y aquel de materiales comparativos; La Figura 10 ilustra absorción de hidrógeno referida en el Ejemplo 2 de un sistema catalizador basado en Zr/Zr en diferentes presiones de hidrógeno; La Figura 11 ilustra absorción de hidrógeno referida en los Ejemplos 2 y 3 de varios sistemas catalizadores basados en Zr/Zr; La Figura 12 ilustra patrones de difracción de rayos x referidos en el Ejemplo 3 de catalizadores basados en CuO/Zr y aquel de materiales comparativos; La Figura 13 ilustra patrones de difracción de rayos x referidos en eí Ejempio 3 dé catalizadores basados en CuO/Zr y aquel de materiales comparativos; La Figura 14 ilustra patrones de difracción de rayos x referidos en el Ejemplo 3 de catalizadores basados en FeO/Zr y aquel de materiales comparativos; La Figura 15 ilustra patrones de difracción de rayos x referidos en el Ejemplo 3 de varios catalizadores basados en óxido de metal Ti; La Figura 16 ilustra patrones de difracción de rayos x referidos en el Ejemplo 7 de catalizadores basados en V/Zr y aquel de materiales comparativos; La Figura 17 ilustra patrones de difracción de rayos x referidos en el Ejemplo 4 de catalizadores basados en CuO y aquel de materiales comparativos; La Figura 18 ilustra patrones de difracción de rayos x referidos en el Ejemplo 3 de un sistema basado en Mg antes y después de la hidrogenacíón; La Figura 19 ilustra absorción de hidrógeno referida en Ejemplos 3 de un sistema basado en Mg; La Figura 20 ilustra absorción de hidrógeno referida en Ejemplos 5 de un sistema basado en LÍAIH4 La Figura 21 ilustra absorción de hidrógeno referida en Ejemplos 6 de un sistema basado en !siaAIH4; Las Figuras 22 y 23 ilustran cinética de deshidrogenación referidas en el Ejemplo 6 de un sistema basado en NaAIH4; y La Figura 24 ilustra desabsorción de hidrógeno referida en Ejemplos 6 de un sisíema basado en NaAlH4.

DESCRIPCIÓN DETALLADA La presente invención se refiere a una composición de materia caracterizado por una configuración atómica particuiar. La composición de materia es útil para llevar a cabo cinética de transferencia de hidrógeno mejorada en varios tipos de reacciones químicas, las cuales dependen de la eficiencia del intercambio o reubicación de hidrógeno. A este respecto, tal composición de materia de la presente invención se puede describir como un "facilitador de transferencia de hidrógeno". En donde esta composición de materia no se consume en estas reacciones químicas, el facilitador de transferencia de hidrógeno también se puede describir como un catalizador. Ejemplos de tales reacciones cuya cinética de reacción se puede mejorar por este facilitador de transferencia de hidrógeno incluyen : (i) hidrogenación y deshidrogenación de un amplio espectro de compuestos, que incluyen hidruros de metal complejos y simples, hidrocarburos y varios compuestos orgánicos, reconstitución de hidrocarburos y alcoholes, polimerización, craqueo e hidrólisis, (ii) reacciones electroquímicas, que incluyen reacciones anódicas y catódicas, electrólisis de sales y agua, (iii) reacciones en células de combustible, y (iv) reacciones de oxidación/reducción. Aunque no se desea saltar por teoría, se cree qué la capacidad de la composición de materia de (a invención sometida para lievar a cabo cinética de transferencia de hidrógeno mejorada es atribuible al hecho de que el facilitador de transferencia de hidrógeno se caracteriza por al menos un tipo de co-ordenación atómica específica. Otra vez, sin desear ser saltado por teoría, se cree que al menos uno de estos tipos específicos de co-ordenación atómica sometida se puede describir de acuerdo con la siguiente fórmula estructural: (1) (M+ 1 )-H--E en donde: es un metaloide o metal, o una aleación de los mismos, o un compuesto de ios mismos, o una combinación no homogénea u homogénea de al menos dos del metaloide o metal, o la aleación de los mismos, o el compuesto de los mismos. Ejemplos de metaloides y metales convenientes, incluyen: Li, Na, K, Be, Mg, Ca, Y, Se, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Pt, Pd, Ru, Rh, Ge, Ga, In, La, Ce, Pr, Nd, Dy, Al, Si y B. M1 es, un otro metal opcional, o una aleación del mismo, o un compuesto del mismo, o una combinación no homogénea u homogénea de al menos dos del metal, o la aleación del mismo, o compuesto del mismo. Ejemplos de metales convenientes, incluyen: Cr, Mo, W, Mn, fe, Co, Ir, Ni, Cu, Ag, Au, Zn, Sn, Pb, Sb, y Bi. H es hidrógeno E es un elemento electronegativo, tal como O, F, N, Cl, S, P, C, Te, I, Br, y compuestos de los mismos. Ejemplos de compuestos convenientes incluyen óxidos, nitruros, haluros, sulfuros, teluros, fosfuros, que incluyen compuestos mezclados, tal como Co y NO. Otros compuestos convenientes de los elementos electronegativos enumerados incluyen aquellos co-ordenados con átomos de hidrógeno, tal como agua, hidróxidos, fenoles, alcoholes, sales, ácidos, alcóxidos, tioles, ácidos orgánicos, sales de ácidos orgánicos, amidas de ácido, aminas, haluros de ácido, sulfones y organometálicos; Y en donde el enlace de hidrógeno existe entre H y H. Una vez más, y sin desear ser saltado por teoría, también se cree que el facilitador de transferencia de hidrógeno tiene dos co-ordenaciones atómicas adicionales las cuales llevan a cabo la transferencia de hidrógeno mejorado, y que tales co-ordenaciones atómicas se pueden describir de acuerdo con la siguiente fórmula estructural: (2) - - H-E (3) M- H - - H en donde , H, y E tienen los mismos significados como en (1 ) y en donde en (2), el enlace de hidrógeno existe entre y H, en donde en (3), el enlace de hidrógeno existe entre H y H. Estos tipos de co-ordenaciones atómicas generalmente se reconocen y describen por L. Bramer, "Direct and Indirect Roles of Metal Centres in Hydrogen Bonding", eds. J.A.K. Howard, F.H. Alien y G.P. Shields; NATO ASI Seríes E: Applied Sciences 1999, 360, 197-210, Kluwer Academic Publishers, Dordecht, Netherlands. La composición de materia de la presente invención se puede hacer, primero, combinando (i) una sustancia metálica seleccionada del grupo que consiste de: un metaloide o meta!, o una aleación de los mismos, o un compuesto de los mismos, o una combinación no homogénea u homogénea de al menos dos del metaloide o metal, o la aleación de los mismos, o el compuesto de los mismos, con (ii) una fuente de hidrógeno, para formar un primer intermediario. El primer intermediario es luego molido para llevar a cabo la reacción entre la sustancia metálica y el hidrógeno. Como resultado de la reacción, el hidrógeno se llega a enlazar a la sustancia metálica como un segundo intermediario. El segundo intermediario es luego combinado con una fuente de un elemento electronegativo. Tal combinación es luego molida para lievar a cabo ia reacción entre el segundo intermediario y el elemento electronegativo para formar la composición resultante. Ejemplos de sustancia metálica conveniente, y elementos electronegativos y sus fuentes, se describen arriba. Las operaciones de molienda deben ser capaces de impartir suficiente energía de impacto para llevara a cavo la reacción entre el hidrógeno y la sustancia metálica, así como ia reacción que implica el componente electronegativo. A este respecto, en una modalidad, una molienda o trituración mecánica se puede llevar a cabo en un molino de bola de alta energía. Los mofinos de bola convenientes incluyen, molinos de bola de tambor, molinos de bola planetarios, y molinos de bola por desgaste. El tratamiento mecánico impartido por tales operaciones de molienda suministra la reactividad incrementada de los reactivos, por medio de la continua creación de superficies nuevas no afectadas por óxidos e hidróxidos, e introduce tensión local y deformación la cual se cree que incrementa el nivel de reacción. Preferentemente, cada una de las reacciones descritas arriba, preferentemente se lleva a cabo en un ambiente gaseoso sustanciaimente inerte para la reacción deseada entre la sustancia metálica y el hidrógeno a suceder. A este respecto, la reacción entre la sustancia metálica y el hidrógeno preferentemente se lleva a cabo en un ambiente gaseoso que tiene una concentración insuficiente de un agente oxidante para llevar a cabo oxidación deletérea de la sustancia metálica. La presencia del agente oxidante interfiere con la reacción entre la sustancia metálica y el hidrógeno. La oxidación deletérea de la sustancia metálica sucede cuando la sustancia metálica reacciona a un grado inaceptable con un agente oxidante (por ejemplo, oxígeno) para interferir significativamente con la reactividad de la sustancia metálica con el hidrógeno. El grado inaceptable de reacción varia, dependiendo de la circunstancia. En el contexto de las composiciones de almacenamiento de hidrógeno, la oxidación se vuelve inaceptable cuando la composición resultante no posee suficiente actividad catalizadora para justificar que el espacio esta ocupado. De forma similar, la reacción entre el intermediario de hidrógeno de la sustancia metálica con el elemento electronegativo, preferentemente se lleva a cabo en un ambiente gaseoso que tiene una concentración insuficiente de un agente reductor para llevar a cabo la reducción deletérea del producto intermediario sometido. Tal agente reductor de otro modo, interferiría con la reacción entre e! elemento electronegativo y el intermediario. La reducción deletérea de la sustancia metálica sucede Cuando la co-ordenación del metal de hidrógeno de un intermediario reactivo (un precursor para el facilitador de transferencia de hidrógeno) reacciona a un grado inaceptable con un agente reductor para interferir significativamente con la ractividad entre el intermediario y el elemento electronegativo. En el contexto de las composiciones de almacenamiento de hidrógeno, ia reducción se vuelve inaceptable en donde la composición resultante no posee suficiente actividad catalizadora para justificar que el espacio esta ocupado. La composición de materia también se puede preparar de una sustancia metálica hidrogenada. Las sustancias metálicas hidrogenadas se pueden reactivar directamente con el elemento electronegativo para formar la composición de materia de la invención sometida sin tener que primero experimentar una reacción con hidrógeno. A este respecto, la presente invención también suministra una composición de materia preparada de acuerdo con un método que comprende: (a) combinar una sustancia metálica hidrogenada con una fuente de un elemento electromagnético, para formar un primer intermediario; y (b) moler el primer intermediario para llevar a cabo la reacción entre (i) el metálico hidrogenado, y (ii) el componente electronegativo. En una modalidad, la composición de materia se puede preparar, moliendo la sustancia metálica con un líquido, tal como agua, o un alcohol o mezclas de los mismos. A este respecto, la presente invención además suministra una composición de materia preparada de acuerdo con un método que comprende: (a) combinar un metaloide o metal, o una aleación de los mismos, o un compuesto de los mismos, o una combinación no homogénea u homogénea de al menos el metaloide o metal, o la aleación de los mismos, o el compuesto de los mismos, con el líquido seleccionado del grupo que consiste de agua y alcoholes y mezclas de los mismos, para formar un primer intermediario, y (b) moler el primer intermediario. Preferentemente, el exceso de líquidos relativos a sustancias de metal se debe evitar. Esto es, porque el exceso de líquidos podría interferir con los dispositivos de reacción entre la sustancia metálica y el hidrógeno, y por eso llevando a una reducción de la capacidad catalizadora de ¡a composición formada al final de material (facilitador de transferencia de hidrógeno). A este respecto, preferentemente, la proporción molar del líquido para la sustancia metálica es menor que 1 :1. El facilitador de transferencia de hidrógeno también se puede formar, poniendo en contacto la sustancia metálica con los reactivos gaseosos, para llevar a cabo las transformaciones necesarias, las cuales forman ia co-ordenación atómica deseada. A este respecto, el componente metálico sólido se puede exponer a hidrógeno y oxígeno (o cloro, o flúor, o nitrógeno) en ia fase de gas. Sin embargo, en vez de aplicar la mezcla de gas, se aplica una secuencia de etapas de entrada de gas. Ei proceso implica, por ejemplo, exposición a hidrógeno bajo ciertas condiciones de temperatura y presión, ei cual resulta en absorción o adsorción de hidrógeno, a través de una superficie de metal. Este es entonces seguido por la entrada de otro gas bajo ciertas condiciones de temperatura y presión. Para formar finalmente ia configuración atómica requerida, según la invención, ya sea, oxidación completa o reducción completa del componente metálico, se debe evitar en el proceso, para ambos componentes básicos (hidrógeno y el elemento electronegativo) a estar presentes en el complejo metálico. Para mejorar y controlar la reactividad del componente metálico y la eficiencia de la formación de los complejos catalizadores, esta reacción de gas sólida preferentemente se lleva a cabo en un molino de bola. En este proceso, la molienda del polvo metálico se desarrolla consecutivamente, bajo la atmósfera de hidrógeno, seguido por la molienda de bola en oxígeno (o cloro, u otro gas), llevada a cabo en una secuencia meticulosamente definida de condiciones. Como se indica arriba, en vez de un componente metálico, un componente metálico ya hidrogenado se puede usar como un material de inicio, o aún un hidruro previamente formado (o una mezcla de hidruros). El facilitador de transferencia de hidrógeno aún además se puede formar, poniendo en contacto la sustancia metálica con los reactivos sólidos para llevar a cabo las transformaciones necesarias, las cuales forman la co-ordenación atómica deseada. En este caso, al menos uno de los componentes entre el hidrógeno y el elemento electronegativo, se introduce en la forma de un compuesto sólido, por ejemplo, un hidrocarburo sólido, tal como un polímero sólido, u óxido, cloruro, fluoruro, sulfuro, carburo, telurio o yoduro, alcóxido, etc. Los hidruros, hidróxidos, ácidos sólidos, bases, u otros compuestos, también se pueden usar como fuentes de elemento electronegativo e hidrógeno. Estos compuestos también pueden contener metaloides o metales ya sea, difereníes o los mismos como los compuestos principales ( + 1 ). Como se menciona arriba, la manera más efectiva de producir los complejos catalizadores requeridos, es usar un molino de bola de alta energía, que suministra una reacción de estado sólido entre el elemento metálico (ya sea, previamente hidrogenado o no) y la fuente sólida del elemento electronegativo y el hidrógeno. La fuente de hidrógeno (por ejemplo, un hidrocarburo sólido, un hidruro) se puede primero introducir ai elemento metálico. Posteriormente, una fuente de un elemento electronegativo se agrega en una segunda fase, por ejemplo un óxido. En un proceso de una fase, una combinación específica de vehículos sólidos que suministran el elemento electronegativo y/o el hidrógeno se puede usar, por ejemplo, una mezcla de un óxido y un hidruro, una mezcla de alcóxidos, óxidos, cloruros, etc. Un ejemplo específico del proceso en el estado sólido es cuando una fuente solidificada de hidrógeno y el elemento electronegativo se introduce, por ejemplo agua en forma de hielo, el cual se puede llevar a cabo a bajas temperaturas adecuadamente.

Todos ios métodos arriba mencionados se pueden usar en varias combinaciones, dependiendo de la fórmula específica del complejo catalizador. Por ejemplo, hidruro sólido se puede moler en oxígeno gaseoso, fluoruro liquido se puede moler con una aleación metálica hidrogenada, o hidrogenación gaseosa, se pueden llevar a cabo en un molino de bola, después, seguido por molienda de bola con agua, o con un hidrocarburo sólido. Las composiciones de material de la presente invención, las cuales funcionan como facilitadores de transferencia de hidrógeno, preferentemente están en forma de partícula, que tienen un tamaño de partícula menor a 100 micrones, y también se caracterizan por el hecho de que el 80% de las partículas tienen un tamaño de partícula menor a 50 micrones. Preferentemente, las partículas poseen características nanocristalinas, de tal forma que el tamaño del grano de las partículas es menor a 100 nm. Como se menciona arriba, la composición de materia de la presente invención se puede usar como un facilitador de transferencia de hidrógeno para llevar a cabo la hidrogenación y deshidrogenación de un hidruro de metal o una hidrogenación de compuestos orgánicos no saturados. Para funcionar efectivamente como un facilitador de transferencia de hidrógeno para mejorar la cinética de hidrogenación y deshidrogenación en el contexto de materiales de almacenamiento de hidrógeno, el facilitador de hidrógeno se debe integrar, o entremezclar, con la sustancia que esta hidrogenada y deshidrogenada. A este respecto, una composición de almacenamiento de hidrógeno de la presente invención se puede preparar combinando el facilitador de transferencia de hidrógeno, como se describe arriba, a una sustancia metálica seleccionada del grupo que consiste de (a) un hidruro de un metaloide o metal, o una aleación de los mismos, o un compuesto de los mismos, o una combinación no homogénea u homogénea de al menos dos del metaloide o metal, la aleación de los mismos, o el compuesto de los mismos, o (b) un metaloide o metal capaz de absorber hidrógeno para formar un hidruro, o una aleación de los mismos, o una combinación no homogénea u homogénea de al menos dos del metaloide o metal, o la aleación de los mismos, o el compuesto de los mismos, tal combinación que lleva a cabo contacto suficiente entre el facilitador de transferencia de hidrógeno y la segunda sustancia metálica de manera que el facilitador de transferencia de hidrógeno se configura para llevar a cabo absorción o desabsorción de hidrógeno por la sustancia metálica. El facilitador de transferencia de hidrógeno se puede combinar con la sustancia metálica por medio de aleación mecánica a través de molienda con bola. Relativo a la intensidad de molienda requerida para llevar a cabo la formación del catalizador del facilitador de transferencia de hidrógeno, la intensidad de la molienda más baja se puede usar para la entremezcla del facilitador de transferencia de hidrógeno y la sustancia metálica. El facilitador de transferencia de hidrógeno también se puede entremezclar con el metal hidridable o hidruro de metal usando otros métodos tal como mezcia, pulverización, deposición, condensación, compactación, sinterización, y co-sinterización. Una vez combinado con el metal hidridable o hidruro de metal, el facilitador de transferencia de hidrógeno puede incrementar la cinética del hidrógeno y ia deshidrogenación de la composición de almacenamiento de hidrógeno. La hidrogenación es ei proceso por medio del cual el hidrógeno se absorbe por la composición de almacenamiento de hidrógeno. La hidrogenación no pretende indicar que la hidrogenación completa de la composición de almacenamiento de hidrógeno necesariamente ha sucedido, y contempla ambas, una hidrogenación completa y una hidrogenación parcial que resulta de la absorción de hidrógeno por la composición de almacenamiento de hidrógeno. De forma similar, la deshidrogenación no pretende indicar que la deshidrogenación completa necesariamente ha sucedido, y contempla ambas una deshidrogenación completa y una deshidrogenación parcial que resulta de la desabsorción de al menos una parte del contenido de hidrógeno de la composición de almacenamiento de hidrógeno. La absorción de hidrógeno por la sustancia metálica se refiere a la asociación de hidrógeno con una sustancia metálica. También los dispositivos para la asociación incluyen disolución, enlace covalente, o enlace iónico. La disolución describe un proceso en donde átomos de hidrógeno se incorpora en los vacíos de una estructura del retículo de un metal o una aleación intermetálica. Ejemplos de tales hidruros de metal incluyen hidruros de vanadio, hidruros de titanio e hidruros de aleaciones de vanadio y titanio. Un ejemplo de un hidruro enlazado de forma covalente es el hidruro de magnesio. Ejemplos de hidruros enlazados iónicamente son el hidruro de sodio e hidruro de litio. En el proceso de la preparación catalizadora, es preferible el control preciso de la contribución del elemento electronegativo, ambos, en la manera de su introducción y en !a cantidad. Un método para controlar la cantidad exacta de! elemento electronegativo en el proceso de preparación es usar componentes adicionales que tienen la capacidad para ya sea, suministrar el elemento electronegativo (por ejemplo ser donantes de oxígeno a través de su reducción en el sitio) o eliminar el exceso del elemento electronegativo (a través de oxidación en el sitio, la cual impide la oxidación perjudicial del componente metálico). Como se muestra en los ejemplos, tales componentes donantes de oxígeno podrían ser, por ejemplo óxido de cobre (el cual se llega a reducir a cobre durante el proceso de la preparación del catalizador) o zinc o aluminio (los cuales se llegan oxidar cuando es necesario, en vez de la oxidación destructiva del componente metálico principal). La presente invención será descrita en detalle adicional con referencia a los siguientes ejemplos no restrictivos.

EJEMPLOS Ejemplo 1 : Catalizador basado en Ti Preparado por Reacción con Metano! Un catalizador basado en Ti se hizo de ambos, de polvo de titanio e hidruro de titanio. Ambos métodos dieron de forma equitativa buena capacidad catalizadora dei catalizador resultante mientras la oxidación deletérea de titanio se evitó. Un hidruro de titanio comercial (TiH2) se usó como un material de inicio, y se adquirió en Aldrich (pureza del 98%, malla de polvo de -325). Un patrón de difracción de rayos X de este hidruro se creó usando un sistema de difracción de rayos X Bruker D8 Discover (como fue el caso para todos los resultados de difracción de rayos X discutidos aquí dentro) y se muestra en la Fig. 1 a. El patrón de difracción de rayos X muestra un grupo característico de reflejos de Bragg de acuerdo con la base de datos PDF-2 del Centro Internacional para Datos de Difracción, número de tarjeta 65-0934. Un gramo de hidruro de titanio se cargó dentro de un frasco de acero inoxidable con aproximadamente 1 mi de metanol (grado del 99.9% de alcohol metílico HPLC) y bolas de acero inoxidable, que dan una proporción de bola-para-polvo de alrededor de 16: 1 en una base de peso. La carga se hizo en una guantera con atmósfera de argón protectora (menor a I ppm, de oxígeno y menor a 1 ppm de agua). Posteriormente, el frasco se montó en un molino de bola de alta energía (Molino/Mezcladora SPEX CentriPrep 8000M). Esta dispositivo de molienda suministra movimientos complejos e intensos en tres direcciones mutuamente perpendiculares, con una frecuencia de alrededor de 1200 ciclos/minuto. La molienda en bola se llevo a cabo por 9 horas, con cuidado particular en cuanto al sellado perfecto del frasco. Después del proceso, el material se transformó en un polvo negro intenso, muy fino, sin presencia visual de la fase líquida. En su lugar, se observo, un incremento significativo de peso del polvo, de la clase que excede significativamente cualquier posible contaminación del frasco. La Fig. 1 b muestra un patrón de difracción de rayos x del polvo resultante (es decir, el "nuevo catalizador"). El patrón muestra transformación no aparente de la estructura cristalográfica básica del hidruro (todas los reflejos de Bragg permanecen en posiciones 2T similares como aquellas características para la estructura de hidruro original). También, fase no adicional se puede ver en el patrón de difracción (no reflejos de Bragg adicionales). En particular, ninguno de los productos de reacción normalmente esperados, a saber, fase de óxido o fase de alcóxido, pareció estar presente. En las Figs. 1 c, 1 d, patrones de difracción de rayos x para TiO comercial (adquirido en Alfa Aesar, pureza del 99.5%, polvo de malla de -325) y para (CH3OH)x Ti(OCH3)4 de metóxido de titanio (adquirido en Alfa Aesar, polvo de 95% de pureza) se dio para comparación. En la comparación, la única diferencia aparente en el patrón de difracción de rayos x del nuevo catalizador es un ensanchamiento significativo de los reflejos de Bragg, el cual es normalmente interpretado como un resultado de nivel incrementado de deformación, defectos, y formación de la estructura nanocristalina. Estas son todas las características comunes, a menudo vistas en materiales molidos en bola. Los datos de difracción de rayos x para el nuevo catalizador basado en Ti se compararon con aquei de materiales que comprenden elementos similares, con un panorama para comprender la estructura y co-ordenación del catalizador basado en Ti. Los siguientes materiales comparativos se prepararon: TiH2 molido en bola sin adiciones, TiO molido en bola, una mezcla de TiH2 y TÍO molido en bola sin adiciones, la misma mezcla de TiH2 y TiO pero molida en bola con metanol, y Ti molido con exceso de agua y bajo una atmósfera que contiene oxígeno. Todos estos materiales se prepararon bajo condiciones de molienda en bola idénticas en cuanto a la formación del catalizador basado en Ti, con los mismos parámetros como arriba, y usando ia misma técnica de carga y manipulación. La Fig. 2 ilustra patrones de difracción de rayos x de estos materiales, de los cuales únicamente uno - TiH2 seco - tiene un patrón de difracción de rayos x similar al nuevo catalizador, probando que, efectivamente, el orden cristalográfico local de nuestro catalizador conserva la coordinación de Ti-H requerida similar a aquel en el TiH2. Las propiedades catalizadoras del catalizador basado en Ti de arriba, se evaluaron con respecto a la hidrogenación de titanio, es decir, en el proceso de formación del hidruro de titanio. Según "Compilation of IEA/DOE/SNL Hydride Databases" por G. Sandrock y G. Thomas http://hydpark.ca.sandia.gov. el hidruro de titanio se puede formar por reacción directa con gas H2, pero "se debe calentar a 400-600"C para activar" y se puede "desactivar fácilmente por impurezas tales como 02 y H20".

Ei catalizador basado en Ti después se incorporó o enlazó con polvo de titanio, para evaluar cinética de absorción de hidrógeno. Él polvo de titanio se adquirió en Alfa Aesar, con pureza del 99.5%, polvo de malla de -325. El polvo de titanio se mezcló con 10 wt.% de! nuevo catalizador basado en Ti (preparado como arriba) y molido en bola por un corto periodo de tiempo (menos a 1 hora) para suministrar una buena distribución del catalizador sobre el polvo de titanio. Las capacidades de absorción de hidrógeno del material (y todos los otros materiales aquí dentro) se midieron en un sistema automatizado de titulación de gas controlado por computadora, el cual permite una evaluación precisa de liberación y absorción de hidrógeno, midiendo los cambio de presión en un sistema cerrado. En contraste con titanio convencional, el cual requiere de activación a alta temperatura, el polvo de titanio catalizado por el nuevo catalizador basado en titanio muestra formación muy rápida (en alrededor de 20 segundos) de hidruro de titanio en temperatura de cuarto, sin ninguna activación o precaientamiento, como se muestra en la Fig. 3. La presión de hidrógeno usada para la hidrogenación fue relativamente muy baja, menor a 1 baria, y disminuyo alrededor de 0.4 barias debido a consumo de hidrógeno durante la absorción. En un experimento paralelo a temperatura de cuarto, la presión de hidrógeno usada para la absorción fue tan baja como 300 mbarias, y la formación de hidruro de titanio sucedió en menos de 30 minutos, como se muestra en la Fig. 3b, otra vez sin ninguna activación o precaientamiento.

En experimentos comparativos, una primera muestra de polvo de titanio se sometió a molienda corta en bola (1 hora) sin adiciones, y una segunda muestra de polvo de titanio se entremezclo por molienda corta en bola (1 hora) con adiciones de los materiales comparativos antes mencionados ( ???2 molido en bola, seco, ??? molido en bola, una mezcla de TiH2 y TiO molida con bola sin adiciones, la misma mezcla de TiH2 y TiO pero molida con bola con metanol, y Ti molido con exceso de agua y bajo atmósfera que contiene oxígeno). Estas adiciones se introdujeron al polvo de titanio usado el mismo procedimiento que se usó para el nuevo catalizador basado en Ti, y posteriormente se expusieron a casi 1 baria de presión de hidrógeno en el sistema de titulación de gas. Como se muestra en las Figs. 4 y 5, ni titanio solo, ni con ninguna de las adiciones de arriba, mostraron absorción de hidrógeno medible dentro del periodo de tiempo requerido por el sistema catalizador basado en Ti, para ser totalmente cargado. La Fig. 6 muestra patrones de difracción de rayos x, los cuales confirman las mediciones de hidrogenación de Ti en los sistemas de Ti estudiados arriba. La Fig. 1 a ilustra un patrón de difracción de rayos x del polvo de Ti inicial (de acuerdo con la base de datos PDF-2 del Centro Internacional de Datos de Difracción, número de tarjeta 89-5009). Las Figs. 6b y 6d ilustran patrones de difracción de rayos ? para (i) Ti entremezclado (usando una molienda corta con bola, descrita arriba) con TiH2 molido con bola, seco, después de la hidrogenación (Fig. 6b), y (ii) Ti entremezclado (usando una molienda corta con bola, descrita arriba) con el nuevo catalizador (Fig. 6d). Aunque se pueden ver diferencias no aparentes entre estos dos materiales en su estado inicial antes de la hidrogenación, hubo una diferencia fundamental en su comportamiento de hidrogenación. Mientras TiH2 seco, estaba inactivo como una adición catalizadora (y el polvo de titanio permaneció no cargado después de los intentos de hidrogenación, como se muestra en el patrón 6c), el nuevo catalizador, formado en la manera descrita arriba, provocó completa transformación de titanio dentro de hidruro de titanio, como se muestra en patrón de difracción en la Fig. 6e. El patrón de TiH2 comercial se muestra en la Fig. 6f para comparación. Estos resultados particulares (es decir, la capacidad catalizadora excepcional del nuevo catalizador basado en Ti, como comparado por ejemplo con TiH2 seco) oponen entendimiento común de la activación del sistema de titanio (como por ejemplo en la Base de Datos de Hidruro de Sandrock, en donde "la presencia de 02 o H20 debe desactivar titanio a baja temperatura"). El nuevo catalizador (el cual no únicamente asume contener oxígeno, sino en algunas modalidades, se produce usando agua, o mezclas de agua-alcohol) no solamente no desactiva titanio, si no en su lugar provoca cinética excepcional para la hidrogenación de titanio sin ninguna activación y a temperatura de cuarto bajo presiones de hidrógeno muy bajas.

Ejemplo 2: Un Cataiizadoe Basado en Zr Los catalizadores basados en Circonio, según la invención se pueden producir con ambos, circonio e hidruro de circonio. En general, este implica la formación de la configuración atómica de Zr-H, complementada por introducción del elemento electronegativo. Por ejemplo, el elemento electronegativo se puede derivar de un líquido tai como agua, o alcohol, o de por ejemplo, óxidos de metal. Similar a los ejemplos de arriba usando titanio, una variedad de procesos se puede aplicar efectivamente en la preparación de los catalizadores basados en Zr. En el ejemplo actual, polvo de circonio se adquirió en Alfa Aesar (con 95+% de pureza, tamaño promedio del polvo 2-3 micrones, envasado en agua). La desventaja del circonio metálico es que es muy sensible a la oxidación. Aunque normalmente el circonio no reacciona con agua, el envasado en agua es el método más común de proteger el Zr de deterioración en el aire. Aunque en algunos casos el agua se puede usar como un reactivo en el proceso de preparación del catalizador basado en Zr, circonio seco siempre se uso como un material de inicio para completo control de la cantidad de agua agregada. La primera etapa del experimento fue secar polvo de circonio comercial por una noche en vacío, con continuo bombeo. La Fig. 7 a muestra el patrón de difracción de rayos x del polvo de circonio comercial seco. La estructura del Zr se refleja en su grupo característico de reflejos de Bagg, los cuales de acuerdo con la base de datos PDF-2 del Centro Internacional para Datos de Difracción, número de tarjeta 89-4892. El polvo de circonio preparado, posteriormente se uso como material de inicio para la formación de nuevos catalizadores basados en Zr, los cuales implican molienda con bola de Zr con agua o alcohol, y también con óxidos de metal o metales. Para diferenciar los procesos según la invención de los resultados de molienda con bola únicamente, ei poivo de Zr solo se sometió a molienda con bola bajo condiciones similares como en los experimentos de la preparación del catalizador (descritos abajo). Como se ve en ia Fig. 7b, la cual muestra un patrón de difracción de rayos x del circonio molido con bola, los resultados de la molienda con bola se limitan a las características usuales de ensanchamiento de reflejo de Bragg, provocados por la introducción de tensión, defectos y estructura nanocristalina. 800 mg de polvo de circonio seco se cargaron dentro de un frasco de acero inoxidable con aproximadamente 0.35 de metanol (99.9% de grado de alcohol metílico HPLC) y bolas de acero inoxidable, que dan una proporción de bola-para-polvo de alrededor de 20:1 en una base de peso. La carga se hizo en una guantera con atmósfera de argón protectora (menor a I ppm, de oxígeno y menor a 1 ppm de agua), con un cuidado particular en cuanto al sellado perfecto del frasco. Posteriormente, el frasco se montó en un molino de bola de alta energía (Molino/Mexcladora SPEX CentriPrep 8000 ). La molienda en bola se llevó a cabo por 9 horas. Después del proceso, no hubo presencia visual de la fase líquida y el producto era un polvo negro muy fino. Se observó un incremento significativo de peso del polvo. La Fig. 7c, muestra un patrón de difracción de rayos x del material resultante (es decir, el "nuevo catalizador basado en Zr"). El patrón muestra claramente una estructura cristalográfica diferente de aquella del circonio (Figs. 7 a y 7b) y se puede interpretar como una configuración cristalográfica de hidruro de circonio, aunque todas los reflejos de Bragg sucedieron en posiciones 2T similares como aquellas características para la estructura de hidruro de circonio, de acuerdo con la base de datos PDF-2 del Centro Internacional para Datos de Difracción, número de tarjeta 65-0745. Un patrón muy similar (aunque con reflejos de Bragg relativamente engañosas como se muestra en la Fig. 7d) se obtuvo en otro experimento, en donde el hidruro de circonio ZrH2 se uso como un material de inicio en vez de meta! de circonio (ZrH2 que se adquirió en Alfa Aesar, pureza del 99.7%, polvo de <10 micrones). Todas las condiciones experimentales y detalles en este, fueron similares a aquellos que se usaron para metal de circonio, como se describe arriba. Para comparación, la Fig. 7e muestra patrones de difracción de rayos x para el ZrH2 comercial y la Fig. 7g muestra un patrón de difracción de rayos x para óxido de circonio comercial, Zr02 (adquirido en Alfa Aesar, polvo de pureza del 95%). Como en el caso de! titanio, una serie de materiales comparativos también se prepararon, a saber: ZrH2 molido en bola sin adiciones, Zr02 molido en bola, una mezcla molida en bola de ZrH2 y Zr02. Todos estos procesos se llevaron a cabo bajo condiciones idénticas de molienda en bola como se usó para el nuevo catalizador, con los mismos parámetros, y usando la misma técnica de carga y manejo.

Como se encontró con el ejemplo de titanio, únicamente ZrH2 molido en bola, mostró un patrón de difracción similar al patrón de difracción de nuestro catalizador, y todos los otros materiales mostraron formación de fase de tipo óxido. Las propiedades catalizadoras del catalizador basado en Zr se evaluaron en el proceso de hidrogenación de circonio, es decir, en el proceso de formación del hidruro de circonio. Normalmente, la formación de hídruro de circonio se lleva a cabo a temperaturas de alrededor de 40Q°C, según "Compilation of ¡EA/DOE/SNL Hydride Databases" por G. Sandrock y G. Thomas http://hydpark.ca.sandia.gov, el circonio muestra buenas proporciones de reacción a estas temperaturas. En nuestros experimentos de hidrogenación, el polvo de circonio (adquirido en Alfa Aesar, con pureza del 95+%, tamaño promedio del polvo 2-3 micrones), se seco como se describe arriba. Posteriormente, el polvo de circonio se mezclo con 10 wt% del nuevo catalizador basado en Zr (preparado de cada uno de hidruro de circonio y metal de circonio, como se describe arriba) y molido en bola (en Mezcladora/Molino SP X CentriPrep 8000M) por un corto periodo de tiempo (menor a 1 hora) para suministrar buena distribución del catalizador sobre el polvo de circonio. La Fig. 8 a muestra un patrón de difracción de rayos x del polvo comercial de inicio, y la Fig. 8b presenta un patrón de difracción de rayos x de Zr después de introducir el catalizador por molienda en bola. Los reflejos más amplios de Bragg como se compararon con el reflejo del maíerial de inicio de los resultados de deformación, defectos y estructura nanocristalina introducidos por la molienda en bola. La absorción de hidrógeno del material se midió en un sistema automatizado de titulación de gas controlad por computadora. El polvo de circonio catalizado por el nuevo catalizador basado en circonio se traslado del frasco de molienda en bola dentro del receptáculo del sistema de titulación y después de la evacuación del aparato (sin cualquier precalentamiento o acondicionamiento), el gas de hidrógeno se introdujo a temperatura de cuarto bajo la presión de alrededor de 1 baria. Una reacción muy rápida de la absorción de hidrógeno se observó inmediatamente, la cual se completo sustancialmente en 10 segundos, como se muestra en la Fig. 9. En experimentos comparativos, el polvo de circonio sin adiciones, y el polvo de circonio entremezclado por molienda corta en bola (1 hora) con adiciones de los materiales comparativos antes mencionados, se aplicaron al polvo de circonio (es decir, ZrH2 molido en bola, seco, Zr02 molido en bola, y su mezcla), y experimentos de hidrogenación similares a aquellos que implican el nuevo catalizador basado en Zr se llevaron a cabo. En los casos comparativos, el hidruro de circonio no se formo dentro de un periodo comparable de tiempo, como se muestra en la Fig. 9. En otro experimento, la presión de hidrógeno usada para absorción (sin ninguna activación o precalentamiento) fue tan baja como 300 mbarias, y la formación de hidruro de circonio en el circonio catalizado sucedió en menos de 100 minutos, como se muestra en la Fig . 10 un patrón de difracción de rayos X que se muestra en la Fig . 8c ilustra un polvo de Zr catalizado después de la hidrogenación, ei cual confirma la formación de hidruro de circonio bajo condiciones aplicadas (temperatura de cuarto, no activación, presión de hidrógeno entre 300 mbarias y 1 baria).

Ejemplo 3: Uso de Oxidos de Metal en Formación de Catalizador Los siguientes experimentos describen ejemplos de varios métodos y composiciones para producir nuevos catalizadores con capacidad catalizadora excepcional. Una variación importante es el uso de óxidos de metal como donantes del elemento electronegativo. La ventaja del uso de óxidos de fácil reducción en combinación con líquidos (tal como agua y aleono!) en el proceso de molienda en bola, es que la contribución dei elemento electronegativo es en este modo controlado más fácilmente, a través de un dispositivo de "autoajuste de reducción parcial (o completa) del óxido. (a) Usos de Oxidos de Metal para formar Catalizadores Basados en Zr Otro catalizador basado en circonio se hizo de hidruro de circonio (ZrH2) y óxido de cobre (CuO), en un proceso de molienda en bola con una mezcla de agua y metanol. 400 mg de hidruro de circonio ZrH2 (Alfa Aesar, pureza del 99.7%, polvo de micrón de <10) se colocó en un frasco de acero inoxidable con 400 mg de óxido de cobre CuO (Alfa Aesar, pureza del 99.7%, polvo de malla de -200) y 0.4 mi de una mezcla de proporción molar de 1 : 1 de agua y metanol (grado de! 99,9% de alcohol metílico HPLC), junto con bolas de acero inoxidable, que dan una proporción de bola para polvo de alrededor de 20: 1 en una base de peso. La carga se hizo en una guantera con una atmósfera de argón protectora. Posteriormente, el frasco se montó en un molino de bola (Molino/Mezcladora SPEX CentriPrep 8000M). La molienda en bola se llevo a cabo por 9 horas. Después dei proceso, no hubo presencia visual de la fase líquida, y el producto era un polvo negro, fino, con partículas rojizas muy pequeñas, visibles bajo lupa de aumento. El patrón de difracción de rayos X de este material (Fig. 12c) indica que al menos una porción de CuO se redujo durante el proceso de molienda, y reflejo de Bragg característico para cobre metálico apareció en el espectro (patrón de difracción de rayos x de Cu comercial se muestra en la Fig. 12d para comparación). Este material posteriormente se usó como un catalizador en la reacción de hidrogenación de sin temperatura de circonio, bajo condiciones similares a aquellos para los correspondientes experimentos en el Ejemplo 2. La Fig. 1 1 ilustra la cinética de hidrógeno característica del catalizador basado en Zr preparado, como arriba, de una mezcla de ZrH2 y CuO, y luego entremezclada con polvo de circonio para dejar el sistema, el cual es luego hidrogenado. La Fig. 1 1 también ilustra de forma comparativa la cinética de hidrogenación característica del catalizador basado en Zr preparado en ZrH2 y CuO contra catalizadores basados en Zr preparados de Zr y ZrH2 (como por el ejemplo 2). Cada catalizador aparenta ser sustancialmente y equitativamente efectivo al mejorar la cinética de la hidrogenación . Un catalizador basado en circonio adicional se hizo de hidruro de circonio ZrH2 y óxido de hierro FeO, en un proceso de molienda en bola con una mezcla de agua y metanol. 400 mg de hidruro de circonio 2rH2 (Alfa Aesar, pureza del 99.7%, polvo de <10 micrones) se colocó en un frasco de acero inoxidable con 400 mg de óxido de hierro FeO (Alfa Aesar, pureza de 99.5%, polvo de malla de -10) y 0.4 mi de una mezcla de proporción molar de 1 : 1 de agua y metanol (grado del 99.9% de alcohol metílico de HPLC), junto con bolas de acero inoxidable, que dan una proporción de bola para polvo de alrededor de 20: 1 en una base de peso. La carga se hizo en una guantera con atmósfera de argón protectora. Posteriormente, el frasco se montó en un molino de bola de alta energía (Molino/Mezcladora SPEX CentriPrep 8000M). La molienda en bola se llevo a cabo por 9 horas. Después del proceso, no hubo presencia visual de la fase líquida, y el producto era un polvo negro, fino. El patrón de difracción de rayos X de este material (Fig. 14c) indica que al menos una porción de FeO se redujo durante el proceso de molienda, y reflejo de Bragg característico de hierro metálico apareció en el espectro (patrón de difracción de rayos x de Fe comercial se muestra en la Fig. 14d para comparación). (b) Uso de Oxidos de Metal para formar Catalizadores Basados en Ti Un catalizador basado en Ti se hizo de hidruro de titanio T1 H2 y óxido de cobre CuO, en un proceso de molienda en bola con una mezcla de agua y metanol, 450 de hidruro de titanio T¡H2 (Aldrich, pureza del 98%, malla de polvo -325) se colocó en un frasco de acero inoxidable con 350 mg de óxido de cobre CuO (Alfa Aesar, pureza del 99.7%, polvo de malla de -200) y 0.5 m! de una mezcla de proporción molar de 1 : 1 de agua y metanol (grado del 99,9% de alcohol metílico HPLC), junto con bolas de acero inoxidable, que dan una proporción de bola para polvo de alrededor de 20: 1 en una base de peso. La carga se hizo en una guantera con una atmósfera de argón protectora. Posteriormente, el frasco se montó en un molino de bola (Molino/Mezcladora SPEX CentriPrep 8000M). La molienda en bola se llevo a cabo por 9 horas. Después del proceso, no hubo presencia visual de la fase líquida, y el producto era un polvo negro, fino, con partículas rojizas muy pequeñas uniformemente distribuidas. El patrón de difracción de rayos X de este material (Fig. 13c) indica que CuO se redujo durante el proceso de molienda, y reflejo de Bragg caracterísíico para cobre metálico apareció en el espectro (patrón de difracción de rayos x de Cu comercial se muestra en la Fig. 13d para comparación). Capacidad catalizadora de este nuevo catalizador basado en Ti se evaluó en la hidrogenación de magnesio (es decir, en la formación de hidruro de magnesio MgH2). Normalmente, el hidruro de magnesio es muy difícil de fabricar. Según "Compilation of lEA/DOE/SNL. Hydride Databases" por G. Sandrock y G. Thomas http://hydpark.ca.sandia.gov, magnesio "se reactivara lentamente con H2", sin embargo cinética "es generalmente muy lenta con dificultad al buscar 2.0 H/M (proporción metal:hidrógeno). Para activar la reacción con hidrógeno, la activación tiene que ser aplicada, la cual consiste de calentamiento a 325°C en vacío. Como se determina en la Base de datos, la hidrogenación de magnesio "es sensible a 02 y H20". El magnesio se adquirió en Alfa Aesar, con 99.8% de pureza. Como con los experimentos descrito arriba, el polvo de magnesio (con un patrón de difracción de rayos x que se muestran en la Fig. 18, de acuerdo con la base de datos PDF-2 del Centro Internacional para Datos de Difracción, número de tarjeta 89-5003) se mezclo con 10wt% del nuevo catalizador (preparado de TiH2 y CuO, y molido en bola por un periodo de tiempo (menor a 1 hora) para suministrar buena distribución de! catalizador sobre polvo de magnesio. Las capacidades de absorción de hidrógeno del material se midieron en el sistema automatizado de titulación de gas controlado por computadora, el cual permite la evaluación precisa de iiberación y absorción de hidrógeno, midiendo los cambios de presión en un sistema cerrado. En contraste con magnesio convencional el cual requiere de activación a alta temperatura, el polvo de magnesio catalizado por este nuevo catalizador basado en Ti mostró rápida formación de hidruro de magnesio a temperatura de cuarto, sin ninguna activación o precalentamiento. La Fig. 19 muestra la formación de hidruro de magnesio del magnesio catalizado a 40°C, sin ninguna activación o precalentamiento. Como se ilustra en la Fig. 18, después de la hidrogenación, el material muestra un patrón de difracción de rayos x característico para MgH2 de acuerdo con la base de datos PDF-2 del Centro Internacional para Datos de Difracción , número de tarjeta 72-1687. Como se ve en este patrón de difracción , la presencia de una cantidad pequeña del catalizador es aún visible después de la hidrogenación, la cual no ha sido consumida o significativamente transformada en el proceso de hidrogenación y permanece efectiva en los posteriores ciclos de hidrogenación/deshidrogenación. Experimentos similares se han llevado a cabo para producir catalizadores basados en titanio con los siguientes óxidos: óxido de magnesio gO (Aldrich, pureza del 98%), óxido de magnesia MnO (Alfa Aesar, pureza del 99%, polvo de malla de +200), óxido de níquel NiO )Alfa Aesar, pureza del 99%, polvo de malla de -325). Patrones de difracción de rayos X de alguno de estos catalizadores se muestran en la Fig. 1 5.

Ejemplo 4: Catalizador Basado en CuO La formación del catalizador se observó en una serie de experimentos de molienda en bola de óxido de cobre CuO con agua, alcohol, o sus mezcias. Dependiendo de las condiciones de molienda, específicamente la cantidad de agua/alcohol agregada, el tiempo de molienda, diferentes etapas de reducción de CuO se observó, a saber, varias mezclas de CuO + Cu20, o Cu20 + Cu, o CuO + Cu20 + Cu. Estos materiales mostraron capacidades catalizadoras ejemplares, aunque no hay indicación obvia de ninguna coordinación de partícula M-H se vió en los patrones de difracción. Para preparar catalizadores basados en cobre, 800 mg de óxido de cobre CuO (Alfa Aesar, con pureza del 99.7%, polvo de malla de -200) se colocó en un frasco de acero inoxidable junto con y 0.4 mi de agua y bolas de acero inoxidable, que dan una proporción de bola para polvo de alrededor de 20: 1 en una base de peso. La carga se hizo en una guantera con atmósfera de argón protectora. Posteriormente, el frasco se montó en un molino de bola de alta energía {Molino/Mezcladora SPEC CentriPrep 8000 ). La molienda en bola se llevó a cabo por 9, 16 y 24 horas. Después del proceso, en vez del polvo negro inicial, los materiales mostraron diferentes tonos de colores, pardusco y negro con verde, sin presencia visual de la fase líquida. El patrón de difracción de rayos x de estos polvos muestran varias mezclas de CuO, Cu20 y Cu, dependiendo del tiempo de molienda (Fig. 16).

Ejemplo 5: Deshidroqenación Catalizada de LiAlHa La descomposición (es decir, deshidrogenación) de LÍAIH4 se catalizó por una modalidad de una composición catalizadora de la presente invención. Este hidruro es conocido por ser muy sensible a cualquier indicio de H20 y tiene que ser almacenado con mucho cuidado, bajo una atmósfera protectora de gas seco ( hoja de datos SDS del proveedor del material). Normalmente, LiAIH4 es relativamente estable, aún a temperaturas elevadas y se descompone lentamente con liberación de hidrógeno arriba de 5.6 wt.% cuando se calienta arriba de al menos 140-160°C. L1AI H4 (tetrahidridoaluminaío de litio) se adquirió de Alfa Aesar, con 95+% de pureza. Dos muestras se prepararon bajo condiciones similares; una de LiAiH4 sin ninguna adición, y otra - con un catalizador preparado de ZrH2 + CuO + Zn + mezcla de agua/metanol, en un modo análogo como los catalizadores descritos en ejemplos previos). Posteriormente, polvo de L¡AIH4 se mezclo con 10 wt.% del nuevo catalizador y molido en bola (en Molino/Mezcladora SPEX CentriPrep 8000 ) por un corto periodo de tiempo (menos de 1 hora) para suministrar una buena distribución del catalizador sobre polvo de circonio. La muestra comparativa de LiAIH4 también se molió en bola en el mismo modo. La desabsorción de hidrógeno del material se midió en un sistema automatizado de titulación de gas controlado por computadora. El material se trasladó del frasco de molienda en bola dentro del receptáculo del sistema de titulación y después de la evacuación del aparato, la liberación de gas de hidrógeno se midió. Durante el experimento, el sistema se calentó arriba de alrededor de 95"C, y luego se mantuvo a temperatura constante, mientras la medición de la liberación del hidrógeno de la muestra. Como se ve en la Fig. 20, la muestra no catalizada (pero molida en bola) de LiAIH4 no mostró ninguna liberación significativa de hidrógeno en esta escala de tiempo/temperatura, pero el LalH4 mostró rápida deshidrogenación, la cual comenzó a temperaturas de alrededor de 70-80°C y se completó con buena cinética sin exceder los 100°C. Es importante darse cuenta de que en este caso la desabsorción de hidrógeno sucedió bajo temperatura de derretimiento de LiAIH4 (125°C), la cual enfatiza la eficiencia de! catalizador.

Ejemplo 8: Deshidroqenación/Htdroqenación Catalizada de NaAlH La deshidrogenación/hidrogenación de NaAIH4, (la cual es un análogo de sodio de LiAIH4) se catalizó por una modalidad de una composición catalizadora de la presente invención. NaAIH también tiene sensibilidad similar a humedad e indicios de H20 como LiAIH4, y normalmente se puede descomponer (deshidrogenar) únicamente a temperaturas cercanas a su temperatura de derretimiento, es decir, 180°C. NaAIH (hidruro de aluminio de sodio) se adquirió de Aidrich (pureza del 90%, seco). Como en el ejemplo anterior, dos muestras se prepararon bajo condiciones similares: una de NaAIH4 sin ninguna adición, y el otro - con un catalizador preparado de TiH2 + CuO + mezcla de agua/metanol, en modo similar como los catalizadores descritos en ejemplos previos). Una muestra de NaAIH4 se mezcló con 10wt.% dei nuevo catalizador y molido en bola (en un Molino/Mezcladora SPEX CentriPrep 8000M) por un corto periodo de tiempo (menor a 1 hora) para suministrar buena distribución del catalizador. La muestra comparativa de IMaAIH4 también se molió en bola en el mismos modo. La desabsorción de hidrógeno de estas muestras se midieron en un sistema automatizado de titulación de gas controlado por computadora. El material se trasladó del vaso de molienda en bola dentro del receptáculo del sistema de titulación y después de la evacuación del aparato, la liberación de gas de hidrógeno se midió. Durante el experimento, el sistema se calentó arriba de los 300°C con un nivel de calentamiento constante de 1 deg/mmin., mientras se determinaba la liberación de hidrógeno. Como se ve en la Fig. 21 , la muestra no catalizada (per molida en bola) de NaAlH4 muestra liberación de hidrógeno únicamente a temperaturas cercanas a la temperatura de derretimiento, es decir, alrededor de 1 80°C. En contraste, la muestra catalizada comenzó desabsorber hidrógeno aún a temperaturas debajo de 10O°C. En los posteriores ciclos de deshidrogenación/hidrogenación, el catalizador no pierde su capacidad catalizadora y se mantiene visible en el patrón de difracción en un modo similar como se muestra en el ejemplo de magnesio hidrogenado (Fig. 18). El ciclo de deshidrogenación/hidrogenación se llevó a cabo para muestras preparadas de forma similar de NaAIH4 con una serie de catalizadores de la presente invención, experimentos análogos a aquellos descritos arriba. Las Figs. 22 y 23 muestran la cinética de deshidrogenación de NaAIH4 catalizada con un catalizador preparado de TiH2 + NiO + metanol (que se muestra en la Fig. 15b). La deshidrogenación se llevó a cabo a varias temperaturas: 140, 120 y l OO'C, que muestra cinética no superada. La Fig. 24 muestra desabsorción de hidrógeno de NaAlH4 catalizado por un catalizador preparado de T¡H2 + gO + metano! (que se muestra en la difracción de rayos X en la Fig. 15c).

Ejemplo 7: Uso de Agente Reductor en Formación de Catalizador Otra propuesta en la producción de nuevos catalizadores es introducir elementos reductores o compuestos dentro del proceso de la preparación del catalizador. Estas adiciones reductoras, las cuales se oxidan fácilmente cuando es necesario, pueden proteger la sustancia metálica contra la oxidación. Ejemplos de adiciones convenientes incluyen aluminio, magnesio, zinc, carbono o metales de tierra raros. En otra propuesta, una adición se usa que podría actuar ya sea, como una adición reductora o como parte de la configuración -H requerida, dependiendo de los procesos específicos. Tales adiciones podrían ser por ejemplo vanadio o magnesia, los cuales pueden actuar como protectores contra la oxidación por ejemplo en proceso que contiene agua, pero también pueden formar sus propias configuraciones de tipo hidruro en molienda en bola con, por ejemplo, metanol. Un catalizador basado en circonio se produce de hidruro de circonio (ZrH2) y vanadio, en un proceso de molienda en bola con metanol, 350 mg de hidruro de circonio (Alfa Aesar, 99.7% de pureza, polvo de < 10 micrones de polvo) se colocó en un frasco de acero inoxidable con 450 mg de vanadio (Alfa Aesar, pureza del 99.5%, granulos de malla de -20) y 0.5 mi de metanol (grado de 99.9% de alcohol metílico HPLC), junto con bolas de acero inoxidable, que dan una proporción bola para polvo de alrededor de 20: 1 en una base de peso. La carga se hizo en una guantera con atmósfera de argón protectora. Posteriormente, el frasco se montó en un molino de bola de alta energía (Molino/Mezcladora SPEX CentriPrep 8000 ). La molienda en bola se llevó a cabo por 9 horas. Después del proceso, el producto que resultante fue un polvo negro, fino. Un patrón de difracción de rayos X de este material (Fig. 16c) indica que el vanadio transformado dentro de la coordinación de tipo hidruro (al menos parcialmente) durante el proceso de molienda, y reflejo de Bragg característico para hidruro de vanadio (según la base de datos PDF-2 del Centro Internacional para Datos de Difracción, número de tarjeta 891890 aparece en el espectro). Se comprenderá, por supuesto, que las modificaciones se pueden hacer a las modalidades de la invención descrita aquí sin apartarse del ámbito y el alcance de la invención como se define por las reivindicaciones anexas.

Claims

REIVINDICACIONES 1 . Una composición de materia que tiene una coordinación atómica caracterizada por una de las siguientes fórmulas estructurales: (a) (M+M1 )-H-E; o (b) (M)-H-E; o (c) (M+M1 )-H-Em o (d) (M)-H-E; en donde: M es un metal o metaloide, o una aleación de los mismos,, o un compuesto de los mismos; M1 es un metal opcional diferente de M, o una aleación de jos mismos, o un compuesto de los mismos; H es hidrógeno; E es un elemento electronegativo; y existe un enlace de hidrógeno entre H y E en las fórmulas estructurales (a) y (b) y entre M y H en las fórmulas estructurales (c) y (d). 2. La composición de materia según la reivindicación 1 , caracterizada porque M comprende una primer combinación de al menos dos del metal o metaloide, o la aleación de los mismos, o el compuesto de los mismos. 3. La composición de materia según ia reivindicación 2, caracterizada porque la primer combinación es homogénea. 4. La composición de materia según la reivindicación 2, caracterizada porque ia primer combinación es no homogénea. 5. La composición de materia según cualquiera de las reivindicaciones 1 -4, caracterizada porque M1 comprende una segunda combinación de al menos dos del metal o metaloide, o la aleación de los mismos, o el compuesto de ios mismos. 6. La composición de materia según la reivindicación 5, caracterizada porque la segunda combinación es homogénea. 7. La composición de materia según la reivindicación 5, caracterizada porque ia segunda combinación es no homogénea. 8. La composición de materia según cualquiera de las reivindicaciones 1 -7, caracterizada porque M se selecciona del grupo que consiste de Li, Na, K, Be, Mg, Ca, Y, Se, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Pt, Pd, Ru, Rh, Ge, Ga, In, La, Ce, Pr, Nd, Dy, Al, Si, y B. 9. La composición de materia según cualquiera de las reivindicaciones 1 -7, caracterizada porque M comprende Ti. 10. La composición de materia según cualquiera de las reivindicaciones 1 -7, caracterizada porque comprende Zr. 1 1 . La composición de materia según cualquiera de las reivindicaciones 1 -10, caracterizada porque 1 se selecciona del grupo que consiste de Cr, o, W, Mn, Fe, Co, Ir, Ni, Cu, Ag, Au, Zn, Sn, Pb, Sb, y Bi. 12. La composición de materia según cualquiera de las reivindicaciones 1-10, caracterizada porque M1 comprende Cu. 13. La composición de materia según cualquiera de las reivindicaciones 1 -12, caracterizada porque E se selecciona del grupo que consiste de O, F, N, Cl, S, P , C, Te, I y Br y compuestos de los mismos. 14. La composición de materia según la reivindicación 1 3, caracterizada porque dichos compuestos de la misma se seleccionan del grupo que comprende óxidos (por ejemplo, CuO, MgO, NiO, MnO, FeO), nitruros, haluros, sulfuros, y telururos, fosfuros. 15. La composición de materia según la reivindicación 13, caracterizada porque dichos compuestos de la misma se seleccionan de CO y NO. 16. La composición de materia según la reivindicación 13, caracterizada porque dichos compuestos de la misma comprenden compuestos coordinados con átomos de hidrógeno. 17. La composición de materia según la reivindicación 16, caracterizada porque dichos compuestos de la misma coordinados con átomos de hidrógeno se seleccionan del grupo que comprende agua, hidróxidos, fenoles, alcoholes, sales, ácidos, alcóxidos, tioles, ácidos orgánicos, sales de ácidos orgánicos, amidas ácidas, aminas, haluros ácidos, haluros de alquilo, sulfonas y organometálicos. 18. La composición de materia según cualquiera de las reivindicaciones 1 -17, en forma de partícula. 19. La composición de materia según la reivindicación 1 8, caracterizada porque dicha forma de partícula consiste de partículas que tienen un tamaño menor a 100 micrones. 20. La composición de materia según !a reivindicación 18, caracterizada porque dicha forma de partícula comprende 80% de las partículas teniendo un tamaño menor a 50 micrones. 21 . La composición de materia según la reivindicación 1 8, caracterizada porque dicha forma de partícula comprende partículas teniendo un tamaño menor a 100 nm. 22. Un dispositivo de almacenamiento de hidrógeno que comprende: una sustancia metálica seleccionada del grupo que consiste de (a) un hidruro de un metal o metaloide, o una aleación de los mismos, o un compuesto de los mismos, o una combinación homogénea o no homogénea de al menos dos del metal o metaloide, la aleación de los mismos, o el compuesto de los mismos, o (b) un metal o metaloide capaz de absorber hidrógeno para formar un hidruro, o una aleación del mismo, o un compuesto del mismo, o una combinación homogénea o no homogénea de al menos dos del metal o metaloide, la aleación de los mismos o los compuestos de los mismos; y la composición de materia definida en cualquiera de las reivindicaciones 1 -21. 23. El dispositivo de almacenamiento de hidrógeno según la reivindicación 22, caracterizado porque la sustancia metálica comprende un hidruro de metal. 24. El dispositivo de almacenamiento de hidrógeno según la reivindicación 23, caracterizado porque el hidruro de metal se selecciona del grupo que consiste de hidruros de vanadio, hidruros de titanio e hidruros de aleaciones de vanadio-titanio. 25. El dispositivo de almacenamiento de hidrógeno según la reivindicación 23, caracterizado porque el hidruro de metal comprende hidruro de magnesio. 26. El dispositivo de almacenamiento de hidrógeno según ta reivindicación 23, caracterizado porque el hidruro de metal se selecciona del grupo que comprende hidruro de sodio e hidruro de litio. 27. El dispositivo de almacenamiento de hidrógeno según la reivindicación 23, caracterizado porque el hidruro de metal se selecciona del grupo que comprende tetrahidrialuminato de sodio y tetrahidroaluminato de litio. 28. El dispositivo de almacenamiento de hidrógeno según la reivindicación 22, caracterizado porque la sustancia metálica comprende un metal capaz de absorber hidrógeno para formar un hidruro. 29. El dispositivo de almacenamiento de hidrógeno según la reivindicación 28, caracterizado porque el metal capaz de absorber hidrógeno para formar un hidruro comprende Ti. 30. El dispositivo de almacenamiento de hidrógeno según la reivindicación 28, caracterizado porque el metal capaz de absorber hidrógeno para formar un hidruro comprende Zr. 31 . El dispositivo de almacenamiento de hidrógeno según ia reivindicación 28, caracterizado porque el metal capaz de absorber hidrógeno para formar un hidruro comprende Nb. 32. El dispositivo de almacenamiento de hidrógeno según la reivindicación 28, caracterizado porque el metal capaz de absorber hidrógeno para formar un hidruro comprende Mg. 33. Un método para preparar la composición de materia definida en cualquiera de las reivindicaciones 1 -21 que comprende los pasos de: (a) combinar (i) un sustancia metálica seleccionada del grupo que consiste de un metaloide o metal hidrogenado, o una aleación de los mismos, o un compuesto de los mismos, o una combinación no homogénea u homogénea de al menos dos del metaloide o metal hidrogenado, o la aleación de los mismos, o el compuesto de los mismos, con (ii) una fuente de un elemento electronegativo, para formar un primer intermediario; y (b) moler el primer intermediario para llevar a cabo la reacción entre la sustancia metálica y el elemento electronegativo. 34. El método según la reivindicación 33, caracterizado porque el paso (b) se lleva a cabo en un ambiente sustancialmeníe inerte. 35. El método según cualquiera de las reivindicaciones 33-34, caracterizado porque el paso (b) se lleva a cabo en un ambiente gaseoso que tiene una concentración insuficiente de un agente reductor para llevar a cabo reducción deletérea del producto intermediario. 36. El método según cualquiera de las reivindicaciones 33-35, caracterizado porque el paso (b) se lleva a cabo en un molino de bola de alta energía. 37. El método según cualquiera de las reivindicaciones 33-36, caracterizado porque el paso (b) se lleva a cabo en la presencia de un líquido. 38. El método según la reivindicación 37, caracterizado porque el líquido se selecciona de agua, alcohol y mezclas de los mismos. 39. El método según cualquiera de las reivindicaciones 37-38, caracterizado porque la proporción molar del liquido a la sustancia metálica es menor a 1 : 1 . 40. El método según cualquiera de las reivindicaciones 33-36, caracterizado porque el paso (b) comprende moler la sustancia metálica con un reactivo gaseoso. 41. El método según la reivindicación 40, caracterizado porque el reactivo gaseoso se selecciona del grupo que comprende hidrógeno, oxígeno, cloro, flúor y nitrógeno. 42. El método según cualquiera de las reivindicaciones 33-36, caracterizado porque el paso (b) comprende moler la sustancia metálica con un reactivo sólido. 43. El método según la reivindicación 42, caracterizado porque el reactivo sólido se selecciona del grupo que comprende un hidrocarburo sólido, un óxido, un cloruro, un fluoruro, un sulfuro, un carburo, un teluro, un yoduro, o un alcóxido.