Illustration som belyser sambandet mellan väte (röd) med dislokationer i stålets kristallstruktur. Kredit:University of Sydney
I en världsnyhet, Forskare vid University of Sydney har hittat bevis på hur väte orsakar sprödhet av stål. När väte flyttas till stål, det gör att metallen blir spröd, leder till katastrofala misslyckanden. Detta har varit en av de stora utmaningarna för att gå mot en grönare, vätedriven framtid, där ståltankar och rörledningar är väsentliga komponenter som måste kunna överleva i rena vätgasmiljöer.
Publicerad i Vetenskap , forskarna fann att vätgas ackumuleras vid mikrostrukturer som kallas dislokationer och vid gränserna mellan de enskilda kristallerna som består av stålet.
Denna ansamling försvagar stålet längs dessa egenskaper, leder till sprödhet.
Forskarna hittade också det första direkta beviset för att kluster av niobkarbid i stålet fångar väte på ett sådant sätt att det inte lätt kan flytta till dislokationerna och kristallgränserna för att orsaka försprödning. Denna effekt har potential att användas för att designa stål som kan motstå sprödhet.
Ledande forskare Dr. Yi-Sheng Chen från Australian Center for Microscopy and Microanalysis och fakulteten för teknik vid University of Sydney sa att dessa fynd var ett viktigt steg för att hitta en säker lösning att producera, lagra och transportera väte.
"Dessa fynd är avgörande för att designa försprödningsbeständigt stål; karbiderna erbjuder en lösning för att säkerställa att höghållfasta stål inte är benägna att spricka tidigt och minska segheten i närvaro av väte, " sa Dr Chen.
Atomsond Bild som visar ansamlingar av väte (röd) vid kolrika (blå) dislokationer i stål. Detta bevis understryker den teoretiska förutsägelsen om vätskörhetens ursprung som begränsar väteekonomins framsteg. Kredit:University of Sydney
Seniorförfattaren professor Julie Cairney från Australian Center for Microscopy and Microanalysis och fakulteten för teknik vid University of Sydney sa att dessa fynd var ett positivt steg mot att implementera rena bränslen.
"Väte är en bränslekälla med låg koldioxidhalt som potentiellt kan ersätta fossila bränslen. Men det finns utmaningar med användningen av stål, världens viktigaste ingenjörsmaterial, för att säkert förvara och transportera den. Den här forskningen ger oss viktiga insikter i hur vi skulle kunna förbättra denna situation, "Professor Cairney sa.
Illustration som belyser koncentrationen av väteatomer (röda kulor) vid kristallgränserna och dislokationer i stål. Kredit:University of Sydney
Arbetar i partnerskap med CITIC Metal, forskarna kunde direkt observera väte vid mikrostrukturer i stål tack vare Microscopy Australias toppmoderna specialdesignade kryogena atomsondsmikroskop.
