Des chercheurs de l’Université de Sydney ont découvert que l’ajout de molybdène à l’acier, combiné à des carbures métalliques, améliore considérablement sa capacité à piéger l’hydrogène, résolvant ainsi potentiellement le problème de la fragilisation par l’hydrogène. Cette avancée, utilisant la tomographie avancée par sonde atomique cryogénique, pourrait ouvrir la voie à des solutions de transport et de stockage d’hydrogène à grande échelle, essentielles à la transition vers une économie de l’hydrogène.
Résoudre la fragilisation est une question qui coûte plusieurs milliards de dollars.
Pourquoi l’hydrogène rend les aciers cassants et fissurés est la grande énigme des ingénieurs et des chercheurs qui cherchent à développer des solutions de transport et de stockage à grande échelle pour l’ère de l’hydrogène – une ère que l’Australie espère diriger d’ici 2030.
Ils pourraient désormais faire un pas de plus vers la compréhension de l’impact de l’hydrogène sur les aciers, grâce à de nouveaux Université de Sydney recherche. Les chercheurs ont découvert que l’ajout de l’élément chimique molybdène à l’acier renforcé de carbures métalliques améliore considérablement sa capacité à piéger l’hydrogène.
Publié dans Communications naturelles, la découverte a été démontrée par une équipe dirigée par le professeur Julie Cairney, vice-chancelière professionnelle (recherche – entreprise et engagement), et le Dr Yi-Sheng (Eason) Chen, et comprenant le Dr Ranming Liu et le Ph.D. candidat Pang-Yu Liu.
Ils ont utilisé une technique de microscopie avancée, mise au point à l’Université de Sydney, connue sous le nom de cryogénie. atome tomographie par sonde, permettant l’observation directe de la distribution de l’hydrogène dans les matériaux.
« Nous espérons que cette étude nous permettra de mieux comprendre pourquoi la fragilisation par l’hydrogène se produit dans l’acier, ouvrant ainsi la voie à des solutions à grande échelle pour le transport et le stockage de l’hydrogène », a déclaré le professeur Cairney, basé au Centre australien de microscopie et de microanalyse. où la recherche a été entreprise.
La fragilisation par l’hydrogène est un processus par lequel l’hydrogène provoque la fragilisation et la fissuration des matériaux à haute résistance comme l’acier. Les chercheurs affirment qu’il s’agit de l’un des plus grands obstacles à la transition vers une économie de l’hydrogène, car cela empêche l’hydrogène d’être stocké et transporté efficacement à haute pression. Cela fait de la compréhension et de la résolution de la fragilisation une question de plusieurs milliards de dollars pour le marché des énergies renouvelables.
« L’avenir d’une économie de l’hydrogène à grande échelle dépend en grande partie de cette question. L’hydrogène est notoirement insidieux ; en tant que plus petit atome et molécule, il s’infiltre dans les matériaux, puis les fissure et les brise. Pouvoir produire, transporter, stocker et utiliser efficacement l’hydrogène à grande échelle n’est pas idéal », a déclaré le Dr Chen.
Deloitte estime que le marché de l’hydrogène propre pourrait atteindre 1 400 milliards de dollars d’ici 2050.
Comment le processus a fonctionné
Du molybdène a été ajouté à l’acier, combiné à d’autres éléments pour former une céramique extrêmement dure connue sous le nom de « carbure ». Les carbures sont souvent ajoutés aux aciers pour augmenter leur durabilité et leur résistance.
Grâce à leur technique de microscopie avancée, les chercheurs ont constaté que les atomes d’hydrogène piégés se trouvaient au cœur des sites de carbure, ce qui suggère que l’ajout de molybdène aide à piéger l’hydrogène. Cela a été comparé à un acier au carbure de titane de référence qui ne présentait pas le même mécanisme de piégeage de l’hydrogène.
« L’ajout de molybdène a contribué à accroître la présence de lacunes en carbone, un défaut des carbures capables de capturer efficacement l’hydrogène », a déclaré le Dr Chen.
Le molybdène ajouté ne représente que 0,2 % de l’acier total, ce qui, selon les chercheurs, en fait une stratégie rentable pour réduire la fragilisation. Les chercheurs pensent que le niobium et le vanadium pourraient également avoir un effet similaire sur les aciers.
L’étude a été financée par le projet Linkage du Conseil australien de la recherche, une bourse d’études en début de carrière, une bourse d’études future, LIEF, une bourse (postdoctorale) 2019 de l’Université de Sydney et la bourse Taiwan-Université de Sydney.
