Хрупкость водорода создает сложности для хранения и транспортировки чистой энергии

По мере того, как глобальный энергетический рынок переходит от угля, нефтяного топлива и природного газа к более экологически чистым первичным источникам энергии, водород становится важной опорой движения за чистую энергию. Разработка безопасных и экономичных методов хранения и транспортировки водорода важна, но сложна, учитывая взаимодействие водорода со конструкционными материалами, по информации сайта mzhost.ru.

Водород может вызвать хрупкость в некоторых металлах, включая ферритную сталь - тип стали, используемый в конструктивных элементах зданий, автомобильных зубчатых колесах и осях, а также в промышленном оборудовании. Последние достижения в области экспериментальных инструментов и многомасштабного моделирования начинают давать представление о процессе охрупчивания.

Обзор различных методов, опубликованный в Applied Physics Reviews от AIP Publishing, улучшил понимание структуры, свойств и характеристик ферритных сталей, которые подвергаются механической нагрузке в водородной среде. Хотя существует множество исследований нержавеющей стали, исследователи сосредоточили свое внимание на ферритной стали, более дешевой стали, которая используется при строительстве трубопроводов и других крупных конструкций.

«Определение местоположения водорода в металле-хозяине - это вопрос на миллион долларов», - сказал Мэй Мартин, один из авторов.

В частности, понимание того, где водород подвергается деформации в массивном материале, имеет решающее значение для понимания охрупчивания.

«Мы не ответили на этот вопрос, но, комбинируя методы, мы приближаемся к этому ответу», - сказал Мартин.

Исследователи выделили несколько комбинаций техник и методов, в том числе атомно-зондовую томографию. APT - это измерительный инструмент, который сочетает в себе полевой ионный микроскоп и масс-спектрометр, что позволяет получать трехмерные изображения и измерения химического состава в атомном масштабе даже для легких элементов, таких как водород.

Другие перспективные методы - это двухмерное картирование с помощью масс-спектрометрии вторичных ионов, чтобы ответить на вопрос, где находится водород в материале. Ионная масс-спектрометрия - это метод, используемый для анализа состава твердых поверхностей и тонких пленок путем распыления поверхности образца сфокусированным первичным ионным пучком и сбора и анализа выброшенных вторичных ионов.

Исследователи заявили, что именно в последнее десятилетие большие успехи были достигнуты в области водородного охрупчивания благодаря развитию новых экспериментальных возможностей. Ожидается, что по мере совершенствования новых экспериментальных методов месторождение будет продолжать развиваться значительными темпами.

«По мере расширения области мы надеемся, что наша статья станет хорошим ресурсом для тех, кто начинает работать в этой области», - сказал Мартин.