Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Kemi

Samhørighedsforskere afslører mysteriet om brintvirkninger på materialer

Fig. 1. Total hydrogenfordeling i stål efter 3% trækbelastning belastning svarende til hydrogentryk på (a) 1 bar, (b) 100 bar, (c) 200 bar og (d) 1000 bar. Kredit:Delft University of Technology

Brint betragtes som en vigtig energibærer med potentiale til at omforme energilandskabet i fremtiden. Fordeling af store mængder brint kræver sikre stålrørledninger. Stålrørledninger kan blive sprøde på grund af brint og kan derfor gå i stykker. Fascineret over dette presserende problem, Carey Walters (MTT), Othon Moultos (P&E) og Poulumi Dey (MSE) gik sammen og henvendte sig til samhørighedsprogrammet for at arbejde på dette sammen.

De samarbejdede med Abdelrahman Hussein og Gagus Ketut for at undersøge årsagen til skørheden, og få ny indsigt i de komplekse underliggende fysiske fænomener. Deres resultater har til formål at forbedre opbevaringen, distribution og anvendelighed af brint. Resultaterne er for nylig offentliggjort open-access i Acta Materialia og International Journal of Hydrogen Energy .

Othon Moultos, adjunkt ingeniør termodynamik, siger, "Poulumi, Carey og jeg har arbejdet på problemet med lagring og distribution af brint i et stykke tid, omend i forskellige skalaer. Ved at samle vores ekspertise fra de forskellige områder inden for maritim teknologi, materialevidenskab og procesteknologi virkede som et logisk træk. Som resultat, vi var i stand til at undersøge brint og dets distribution på et flerskala niveau, lige fra det atomistiske op til makroskalaen. Vi fik nyttig viden om effektiv opbevaring og modstand af højstyrkestål over for brintskørhed. Vores forskning har også motiveret udarbejdelsen af ​​et nyt NWO -forslag, som understøttes af vigtige industrielle interessenter inden for brintdistribution. Dette samhørighedsprojekt lægger helt sikkert grundlaget for et mere omfattende og varigt partnerskab. "

Abdelrahman Hussein, postdoc i skibs- og offshore -strukturer, siger, "Vi brugte RVE og krystalplasticitet til at vise, hvordan mikromekaniske spændinger ophobes brint ved korngrænser. Vi viser også, hvordan stigende flydestyrke resulterer i højere lokalisering af brint, øge modtageligheden for skader. Denne virtuelle ramme kan øge vores forståelse af brintskørhed og fremskynde udviklingen af ​​hydrogenresistente legeringer. "

Fig. 2. Molekylær dynamik -simuleringsbilleder af stresskoncentration, bindingsbrud, revnedannelse og vækst ved 300 K i et enkelt tomrum indeholdende grafenark med tomgangskanten funktionaliseret med seks hydrogenatomer. Kulstof og hydrogenatomer farves i henhold til de tilsvarende atomspændinger. (a) Spændingsfordeling i det hydrogenerede grafenark før bindingsbrydning. Brintatomernes orienteringer er betegnet med "U" for op, "D" for dun og "SD" for lidt ned. (b) Brud på de sp2-hybridiserede C-C-bindinger nær den hydrogenerede tomrum. (c) Sprængvækst langs y-retningen stammer fra den hydrogenerede tomrum. (d) successiv afbinding af sp2-hybridiserede C – C-bindinger langs lænestolretningen, der fører til brud på grafenarket. Kredit:Delft University of Technology