Исследователи приблизились к пониманию самой большой проблемы водорода: охрупчивания

Прочитано: 66 раз(а)


Охрупчивание является одним из самых больших препятствий на пути перехода к глобальной водородной экономике. Новый процесс, обнаруженный исследователями из Сиднейского университета, помогает пролить свет на то, как лучше его предотвратить.

Почему водород приводит к хрупкости и растрескиванию стали, является большой загадкой для инженеров и исследователей, стремящихся разработать крупномасштабные решения для транспортировки и хранения для водородной эпохи — эпохи, которую Австралия надеется возглавить к 2030 году.

Теперь они могут стать на шаг ближе к пониманию того, как водород влияет на сталь, благодаря новому исследованию Сиднейского университета. Исследователи обнаружили, что добавление химического элемента молибдена в сталь , армированную карбидами металлов, заметно повышает ее способность улавливать водород.

Открытие, опубликованное в журнале Nature Communications, было продемонстрировано командой, которую возглавляли проректор (исследования, предпринимательство и взаимодействие) профессор Джули Кэрни и доктор Йи-Шэн (Исон) Чен, в которую входили доктор Ранмин Лю и доктор философии. Д. кандидат Пан-Ю Лю.

Они использовали передовую технику микроскопии, впервые разработанную в Сиднейском университете, известную как криогенная атомно-зондовая томография, позволяющую напрямую наблюдать распределение водорода в материалах.

«Мы надеемся, что это исследование приблизит нас к раскрытию того, почему именно происходит водородное охрупчивание стали, открыв путь для крупномасштабных решений по транспортировке и хранению водорода», — сказал профессор Кэрни, работающий в Австралийском центре микроскопии и микроанализа. где проводилось исследование.

Водородное охрупчивание — это процесс, при котором водород приводит к тому, что высокопрочные материалы, такие как сталь, становятся хрупкими и растрескиваются. Исследователи говорят, что это одно из самых больших препятствий на пути перехода к водородной экономике, поскольку оно не позволяет эффективно хранить и транспортировать водород при высоких давлениях. Это делает понимание и решение проблемы хрупкости многомиллиардным вопросом для рынка возобновляемых источников энергии.

«Будущее крупномасштабной водородной экономики во многом сводится к этому вопросу. Водород известен своей коварностью; будучи мельчайшим атомом и молекулой, он просачивается в материалы, затем раскалывает и разрушает их. Чтобы иметь возможность эффективно производить, транспортировать, хранить и использовать водород в больших масштабах, это не идеально», — сказал доктор Чен.

По оценкам Deloitte, к 2050 году рынок чистого водорода может достичь 1,4 триллиона долларов США.

Как проходил процесс

В сталь добавляли молибден в сочетании с другими элементами, образуя чрезвычайно твердую керамику, известную как «карбид». Карбиды часто добавляют в стали для увеличения их долговечности и прочности.

Используя свою передовую технику микроскопии, исследователи увидели, что захваченные атомы водорода находились в центре карбидных участков, что позволяет предположить, что добавление молибдена помогает улавливать водород. Это сравнивали с эталонной сталью из карбида титана, которая не демонстрировала такой же механизм улавливания водорода.

«Добавление молибдена помогло увеличить присутствие углеродных вакансий — дефекта в карбидах, который может эффективно захватывать водород», — сказал доктор Чен.

Добавленный молибден составляет лишь 0,2% от общего количества стали, что, по мнению исследователей, делает его экономически эффективной стратегией снижения охрупчивания. Исследователи полагают, что ниобий и ванадий также могут оказывать аналогичное воздействие на стали.

Исследователи приблизились к пониманию самой большой проблемы водорода: охрупчивания



Новости партнеров