À medida que o mercado global de energia deixa de ser o carvão, combustível de petróleo, e gás natural para fontes de energia primária mais ecologicamente corretas, o hidrogênio está se tornando um pilar crucial no movimento de energia limpa. O desenvolvimento de métodos de armazenamento e transporte seguros e econômicos para o hidrogênio é essencial, mas complicado, dada a interação do hidrogênio com os materiais estruturais.

O hidrogênio pode causar fragilidade em vários metais, incluindo aço ferrítico - um tipo de aço usado em componentes estruturais de edifícios, engrenagens e eixos de automóveis, e equipamentos industriais. Avanços recentes em ferramentas experimentais e modelagem multiescala estão começando a fornecer uma visão sobre o processo de fragilização.

Uma revisão de vários métodos, publicado em Avaliações de Física Aplicada , melhorou a compreensão da estrutura, propriedade, e desempenho de aços ferríticos que são submetidos a carregamento mecânico em um ambiente de hidrogênio. Embora existam muitos estudos de aço inoxidável, os pesquisadores se concentraram no aço ferrítico, um aço mais barato que é usado na construção de oleodutos e outras estruturas grandes.

"Determinar a localização do hidrogênio no metal hospedeiro é a questão de um milhão de dólares, "disse May Martin, um dos autores.

Especificamente, entender onde o hidrogênio fica sob tensão em um material a granel é fundamental para entender a fragilização.

"Não respondemos a esta pergunta, mas combinando técnicas, estamos nos aproximando dessa resposta, "disse Martin.

Os pesquisadores destacaram várias combinações de técnicas e métodos, incluindo tomografia de sonda atômica. APT é uma ferramenta de medição que combina um microscópio de íon de campo com um espectrômetro de massa para permitir imagens 3-D e medições de composição química em escala atômica, mesmo para elementos leves como hidrogênio.

Outras técnicas promissoras são o mapeamento 2-D por espectrometria de massa de íons secundários para responder à questão de onde o hidrogênio se encontra em um material. A espectrometria de massa de íons é uma técnica usada para analisar a composição de superfícies sólidas e filmes finos pulverizando a superfície da amostra com um feixe de íons primário focalizado e coletando e analisando os íons secundários ejetados.

Os pesquisadores disseram que é principalmente na última década que grandes avanços foram feitos na fragilização por hidrogênio, graças ao desenvolvimento de novas capacidades experimentais. À medida que novas técnicas experimentais são refinadas, espera-se que o campo continue a se desenvolver em um ritmo notável.

"À medida que o campo se expande, esperamos que nosso artigo seja um bom recurso para quem está entrando em campo, "disse Martin.