A fragilização é um dos maiores obstáculos enfrentados na transição para uma economia global do hidrogénio. Um novo processo descoberto por pesquisadores da Universidade de Sydney está ajudando a esclarecer como melhor preveni-lo.



A razão pela qual o hidrogénio faz com que os aços se tornem frágeis e fissurem é o grande enigma dos engenheiros e investigadores que procuram desenvolver soluções de transporte e armazenamento em grande escala para a era do hidrogénio – uma era que a Austrália espera liderar até 2030.

Eles podem agora estar um passo mais perto de compreender como o hidrogênio afeta os aços, graças à nova pesquisa da Universidade de Sydney. Os pesquisadores descobriram que adicionar o elemento químico molibdênio ao aço reforçado com carbonetos metálicos aumenta significativamente sua capacidade de reter hidrogênio.

Publicado em Nature Communications , a descoberta foi demonstrada por uma equipe liderada pela Pró-Vice-Chanceler (Pesquisa - Empresa e Engajamento), Professora Julie Cairney e pelo Dr. Yi-Sheng (Eason) Chen, e incluiu o Dr. candidato Pang-Yu Liu.

Eles usaram uma técnica avançada de microscopia pioneira na Universidade de Sydney, conhecida como tomografia por sonda atômica criogênica, permitindo a observação direta da distribuição de hidrogênio nos materiais.

"Esperamos que este estudo nos aproxime de revelar exatamente por que ocorre a fragilização por hidrogênio no aço, abrindo caminho para soluções em larga escala para transporte e armazenamento de hidrogênio", disse o professor Cairney, que trabalha no Centro Australiano de Microscopia e Microanálise. onde a pesquisa foi realizada.

A fragilização por hidrogênio é um processo pelo qual o hidrogênio faz com que materiais de alta resistência, como o aço, se tornem quebradiços e quebrem. Os investigadores dizem que é um dos maiores obstáculos à transição para uma economia do hidrogénio, pois impede que o hidrogénio seja efetivamente armazenado e transportado a altas pressões. Isto faz com que a compreensão e a solução da fragilização sejam uma questão multibilionária para o mercado de energias renováveis.

"O futuro de uma economia de hidrogénio em grande escala resume-se em grande parte a esta questão. O hidrogénio é notoriamente insidioso; como o menor átomo e molécula, infiltra-se nos materiais, depois quebra-os e quebra-os. Para ser capaz de produzir, transportar e armazenar de forma eficaz e usar hidrogênio em larga escala, isso não é o ideal", disse o Dr. Chen.

A Deloitte estima que o mercado de hidrogénio limpo poderá atingir 1,4 biliões de dólares até 2050.

Como funcionou o processo

Molibdênio foi adicionado ao aço, combinado com outros elementos para formar uma cerâmica extremamente dura conhecida como “carboneto”. Os carbonetos são frequentemente adicionados aos aços para aumentar sua durabilidade e resistência.

Usando sua técnica avançada de microscopia, os pesquisadores viram que os átomos de hidrogênio presos estavam no centro dos locais de carboneto, sugerindo que a adição de molibdênio ajuda a reter o hidrogênio. Isto foi comparado com um aço de carboneto de titânio de referência que não apresentava o mesmo mecanismo de retenção de hidrogênio.

“A adição de molibdênio ajudou a aumentar a presença de lacunas de carbono – um defeito nos carbonetos que pode capturar hidrogênio com eficácia”, disse o Dr.

O molibdênio adicionado representou apenas 0,2% do aço total, o que, segundo os pesquisadores, o torna uma estratégia econômica para reduzir a fragilização. Os pesquisadores acreditam que o nióbio e o vanádio também podem ter um efeito semelhante nos aços.

Mais informações: Pang-Yu Liu et al, Engenharia de armadilhas de hidrogênio de metal-carboneto em aços, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-45017-4
Fornecido pela Universidade de Sydney