חוקרים מאוניברסיטת סידני גילו כי הוספת מוליבדן לפלדה, בשילוב עם קרבידים מתכתיים, משפרת משמעותית את יכולתה ללכוד מימן, ובכך פותרת את סוגיית התפרקות המימן. פריצת דרך זו, באמצעות טומוגרפיה מתקדמת של בדיקה קריוגנית, עשויה לסלול את הדרך לפתרונות הובלה ואחסון מימן בקנה מידה גדול, החיוניים למעבר לכלכלת מימן.
פתרון שבירות הוא שאלה של מיליארדי דולרים.
מדוע מימן גורם לפלדות להיות שבירות ולהיסדק היא החידה הגדולה של מהנדסים וחוקרים המחפשים לפתח פתרונות הובלה ואחסון בקנה מידה גדול לעידן המימן – עידן שאוסטרליה מקווה להוביל עד 2030.
כעת הם עשויים להיות צעד אחד קרוב יותר להבנה כיצד מימן משפיע על פלדות, הודות לחדש אוניברסיטת סידני מחקר. החוקרים גילו שהוספת היסוד הכימי מוליבדן לפלדה מחוזקת בקרבידים מתכת משפרת באופן ניכר את יכולתה ללכוד מימן.
פורסם ב תקשורת טבע, הממצא הודגם על ידי צוות שהובל על ידי סגן ראש הממשלה פרופסור ג'ולי קיירני (מחקר – ארגונים ומעורבות) וד"ר יי-שנג (איסון) צ'ן, וכלל את ד"ר רנמינג ליו ודוקטורט. המועמד פאנג-יו ליו.
הם השתמשו בטכניקת מיקרוסקופיה מתקדמת שחלו באוניברסיטת סידני, המכונה קריוגנית אָטוֹם טומוגרפיית בדיקה, המאפשרת תצפית ישירה על פיזור המימן בחומרים.
"אנו מקווים שהמחקר הזה יקרב אותנו לחשוף בדיוק מדוע מתרחשת שבירות מימן בפלדה, וסלול את הדרך לפתרונות בקנה מידה גדול להובלה ואחסון מימן", אמר פרופסור קירני, שבסיסו במרכז האוסטרלי למיקרוסקופיה ומיקרואנליזה. היכן נערך המחקר.
שבירות מימן היא תהליך שבו מימן גורם לחומרים בעלי חוזק גבוה כמו פלדה להפוך לשבירים ולהיסדק. החוקרים אומרים שזה אחד המכשולים הגדולים ביותר למעבר לכלכלת מימן שכן הוא מונע אחסון והובלה של מימן ביעילות בלחצים גבוהים. זה הופך את ההבנה והפתרון של שבירות לשאלה של מיליארדי דולרים עבור שוק האנרגיה המתחדשת.
"העתיד של כלכלת מימן בקנה מידה גדול מסתכם במידה רבה בנושא הזה. מימן ידוע לשמצה ערמומי; בתור האטום והמולקולה הקטנים ביותר, הוא מחלחל לתוך חומרים, ואז נסדק ושובר אותם. כדי להיות מסוגל לייצר, להעביר, לאחסן ולהשתמש במימן בקנה מידה גדול, זה לא אידיאלי", אמר ד"ר צ'ן.
דלויט מעריכה ששוק המימן הנקי עשוי להגיע ל-1.4 טריליון דולר עד שנת 2050.
איך התהליך עבד
לפלדה הוסיפו מוליבדן, בשילוב עם אלמנטים אחרים כדי ליצור קרמיקה קשה במיוחד המכונה 'קרביד'. לרוב מוסיפים קרבידים לפלדות כדי להגביר את העמידות והחוזק שלהן.
באמצעות טכניקת המיקרוסקופיה המתקדמת שלהם, החוקרים ראו את אטומי המימן הכלואים נמצאים בליבת אתרי הקרביד, דבר המצביע על כך שהוספת מוליבדן עוזרת ללכוד מימן. זה הושווה לפלדת טיטניום קרביד, אשר לא הציגה את אותו מנגנון לכידת מימן.
"התוספת של מוליבדן עזרה להגביר את נוכחותם של מקומות פנויים בפחמן – פגם בקרבידים שיכולים ללכוד מימן ביעילות", אמר ד"ר צ'ן.
המוליבדן שנוסף ייצג רק 0.2 אחוז מסך הפלדה, מה שלדברי החוקרים הופך אותה לאסטרטגיה חסכונית להפחתת השבירות. החוקרים מאמינים שלניוביום ונדיום עשויה להיות השפעה דומה גם על פלדות.
המחקר מומן על ידי פרויקט ההצמדה של מועצת המחקר האוסטרלית, מלגת תעשיית הקריירה המוקדמת, מלגת עתיד, LIEF, מלגת אוניברסיטת סידני (פוסט-דוקטורט) לשנת 2019 ומלגת טייוואן-אוניברסיטת סידני.
