Fig. 1. Distribución total de hidrógeno en el acero después de una carga de deformación por tracción del 3% correspondiente a una presión de hidrógeno de (a) 1 bar, (b) 100 bar, (c) 200 bar y (d) 1000 bar. Crédito:Universidad Tecnológica de Delft
El hidrógeno se considera un importante portador de energía con el potencial de remodelar el panorama energético en el futuro. La distribución de grandes cantidades de hidrógeno requiere tuberías de acero seguras. Las tuberías de acero pueden volverse frágiles debido al hidrógeno y, por lo tanto, pueden romperse. Fascinado por este problema urgente, Carey Walters (MTT), Othon Moultos (P&E) y Poulumi Dey (MSE) unieron fuerzas y recurrieron al programa de cohesión para trabajar juntos en esto.
Colaboraron con Abdelrahman Hussein y Gagus Ketut para investigar la causa de la fragilidad, y obtener nuevos conocimientos sobre los complejos fenómenos físicos subyacentes. Sus resultados apuntan a mejorar el almacenamiento, distribución y usabilidad del hidrógeno. Los resultados se publicaron recientemente en acceso abierto en Acta Materialia y el Revista Internacional de Energía de Hidrógeno .
Othon Moultos, profesor asistente de termodinámica de ingeniería, dice, "Poulumi, Carey y yo hemos estado trabajando en el problema del almacenamiento y la distribución de hidrógeno durante algún tiempo, aunque a diferentes escalas. Uniendo nuestra experiencia en los diferentes campos de la tecnología marítima, la ciencia de los materiales y la tecnología de procesos parecía un movimiento lógico. Como resultado, pudimos investigar el hidrógeno y su distribución a un nivel de múltiples escalas, que van desde lo atomístico hasta la macroescala. Obtuvimos conocimientos útiles sobre el almacenamiento eficiente y la resistencia de los aceros de alta resistencia a la fragilización por hidrógeno. Nuestra investigación también ha motivado la preparación de una nueva propuesta de NWO que cuenta con el apoyo de importantes actores industriales en la distribución de hidrógeno. Este proyecto de cohesión ciertamente está sentando las bases para una asociación más amplia y duradera ".
Abdelrahman Hussein, postdoctorado en estructuras navales y offshore, dice, "Usamos RVE y plasticidad cristalina para mostrar cómo las tensiones micromecánicas acumulan hidrógeno en los límites de los granos. También mostramos cómo el aumento del límite elástico da como resultado una mayor localización del hidrógeno, aumentando la susceptibilidad al daño. Este marco virtual puede aumentar nuestra comprensión de la fragilización por hidrógeno y acelerar el desarrollo de aleaciones resistentes al hidrógeno ".
Fig. 2. Instantáneas de simulación de dinámica molecular de concentración de estrés, ruptura de bonos, agrieta la nucleación y el crecimiento a 300 K en una sola vacante que contiene una hoja de grafeno con el borde de la vacante funcionalizado con seis átomos de hidrógeno. Los átomos de carbono e hidrógeno se colorean de acuerdo con las tensiones atómicas correspondientes. (a) Distribución de la tensión en la hoja de grafeno hidrogenado antes de la rotura de la unión. Las orientaciones de los átomos de hidrógeno se indican con "U" para arriba, "D" para abajo y "SD" para un poco hacia abajo. (b) Ruptura de los enlaces C – C con hibridación sp2 cerca de la vacante hidrogenada. (c) Crecimiento de grietas a lo largo de la dirección y que se origina en la vacante hidrogenada. (d) Desunión sucesiva de enlaces C – C con hibridación sp2 a lo largo de la dirección del sillón que conduce a la fractura de la hoja de grafeno. Crédito:Universidad Tecnológica de Delft
