Новый лабораторный консорциум улучшит материалы для водородной среды

Исследователи из Тихоокеанской северо-западной и Национальной лаборатории Сандии возглавили совместный проект по изучению влияния водорода на материалы, вроде пластика, резины, стали и алюминия.

Консорциум совместимости водородных материалов или H-Mat сосредоточится на влиянии элемента на полимеры и металлы, используемые в разных секторах, включая топливные элементы, сообщает phys.org. Проект включает лаборатории Оук Риджа, Саванны-Ривер и Аргонна, промышленные и академические структуры. Его поддерживает инициатива Министерства энергетики H2@Scale. Ее цель – улучшить использование водорода для производства, хранения энергии и промышленных процессов.

«Мы стремимся повысить надежность материалов водородной инфраструктуры для крупномасштабного использования элемента», — сказал Крис Сан Марчи, материаловед из Сандии и один из руководителей консорциума.

Сегодня США ежегодно производит около 10 млн т водорода. Преимущественно для очистки бензина и синтеза аммиака. Спрос на водород растет в транспортном секторе, где используются тысячи ТЭ. Элемент также применяют для очистки железа и хранения энергии.

Существующие металлические структуры производятся из дорогих сплавов алюминия и стали. Водород взаимодействует с ними на атомном уровне, способствуя разрушению. Большинство материалов изучаются под большим давлением. В H-Mat решили пойти дальше, рассмотрев взаимодействие водорода с материалами на разных уровнях. Исследователи также разработали компьютерные модели, предсказывающие механизмы этого процесса и развитие вызванных элементом повреждений. Прогнозы помогут материаловедам повысить совместимость структур с водородом.

Элемент повышает хрупкость металлов. Процесс заметен невооруженным глазом. Но формирование трещин начинается с взаимодействия водорода и материала на атомном уровне. О влиянии вещества на полимеры известно меньше. Для них водород может создавать пузырьки газа под давлением, концентрирующие напряжение и вызывающие разрушение. Растет число свидетельств, что материал взаимодействует с полимерами на атомном уровне, усиливая деградацию.

Сотрудники Сандии изучают поведение металлов и полимеров, находящиеся в водородной среде под давлением, используя уникальное оборудование кампуса в Ливерморе. Тихоокеанская лаборатория руководит характеризацией и экспериментами по формированию трещин и разрушения полимеров.