Решение проблемы охрупчивания стали в водородной экономке

Водород важен для энергетических применений, таких как топливные элементы, но имеет тенденцию к диффузии в материалы, делая их более восприимчивыми к разрушению

Исследователи из Сиднейского университета нашли доказательства того, как водород вызывает охрупчивание сталей. Когда водород воздействует на сталь, он делает металл хрупким, что приводит, в конечном итоге, к его разрушению. Водородное охрупчивание высокопрочной стали является препятствием для ее использования в устойчивом производстве энергии.

Представляется, размышляя в направлении более экологичного будущего, обеспеченного водородом, что стальные резервуары и трубопроводы станут важными его компонентами, которые должны иметь способность сохранять свою прочность в условиях взаимодействия с чистым водородом.

Опубликованное в журнале Science исследование показывает, что водород накапливается в микроструктурах, называемых дислокациями, а также на границах между отдельными кристаллами, из которых состоит сталь. Такое накопление ослабляет сталь и приводит к ее охрупчиванию.

Исследователи обнаружили первые прямые доказательства того, что кластеры карбида ниобия внутри стали захватывают водород таким образом, что он больше не может легко перемещаться к дислокациям и границам кристаллов, вызывая последующее охрупчивание. Этот эффект потенциально может быть использован для разработки сталей, которые могут противостоять этому негативному явлению. Эти результаты станут важным шагом в поиске безопасного решения для производства, хранения и транспортировки водорода.

«Эти результаты имеют жизненно важное значение для проектирования сталей, устойчивых к охрупчиванию. Карбиды предлагают решение, гарантирующее, что высокопрочные стали не будут склонны к раннему разрушению. Они будут способствовать уменьшению ударной вязкости в присутствие водорода».

«Водород является источником низкоуглеродного топлива, который потенциально может заменить ископаемые источники. Но есть проблемы с использованием стали, самого важного в мире конструкционного материала для его безопасного хранения и транспортировки. Это исследование дает ключевое представление о том, как можно улучшить эту ситуацию».

Исследователи смогли непосредственно наблюдать за водородом в микроструктурах сталей, благодаря современной микроскопии с применением криогенного атомного зонда.

 

Источник: EurekAlert