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    Les chercheurs de la cohésion percer le mystère des effets de l'hydrogène sur les matériaux

    Fig. 1. Distribution totale d'hydrogène dans l'acier après une charge de traction de 3 % correspondant à une pression d'hydrogène de (a) 1 bar, (b) 100 bars, (c) 200 bars et (d) 1000 bars. Crédit :Université de technologie de Delft

    L'hydrogène est considéré comme un vecteur énergétique important ayant le potentiel de remodeler le paysage énergétique à l'avenir. La distribution de grandes quantités d'hydrogène nécessite des canalisations en acier sûres. Les canalisations en acier peuvent devenir fragiles à cause de l'hydrogène et peuvent donc se briser. Fasciné par ce problème urgent, Carey Walters (MTT), Othon Moultos (P&E) et Poulumi Dey (MSE) ont uni leurs forces et se sont tournés vers le programme de cohésion pour y travailler ensemble.

    Ils ont collaboré avec Abdelrahman Hussein et Gagus Ketut pour enquêter sur la cause de la fragilité, et obtenir de nouvelles connaissances sur les phénomènes physiques sous-jacents complexes. Leurs résultats visent à améliorer le stockage, distribution et l'utilisabilité de l'hydrogène. Les résultats sont récemment publiés en libre accès dans Acta Materialia et le Journal international de l'énergie hydrogène .

    Othon Moultos, professeur assistant ingénieur thermodynamique, dit, " Poulumi, Carey et moi travaillons sur le problème du stockage et de la distribution d'hydrogène depuis un certain temps, bien qu'à des échelles différentes. Réunissant nos expertises issues des différents domaines de la technologie maritime, la science des matériaux et la technologie des procédés semblaient une démarche logique. Par conséquent, nous avons pu étudier l'hydrogène et sa distribution à plusieurs échelles, allant de l'atomistique à l'échelle macroscopique. Nous avons acquis des connaissances utiles sur le stockage efficace et la résistance des aciers à haute résistance à la fragilisation par l'hydrogène. Nos recherches ont également motivé la préparation d'une nouvelle proposition NWO qui est soutenue par d'importants acteurs industriels de la distribution d'hydrogène. Ce projet de cohésion pose assurément les bases d'un partenariat plus large et plus durable."

    Abdelrahman Hussein, post-doctorat en navires et structures offshore, dit, « Nous avons utilisé la RVE et la plasticité cristalline pour montrer comment les contraintes micromécaniques accumulent de l'hydrogène aux joints de grains. Nous montrons également comment l'augmentation de la limite d'élasticité entraîne une localisation plus élevée de l'hydrogène, augmentant la susceptibilité aux dommages. Ce cadre virtuel peut accroître notre compréhension de la fragilisation par l'hydrogène et accélérer le développement d'alliages résistants à l'hydrogène. »

    Fig. 2. Instantanés de la simulation de la dynamique moléculaire de la concentration de contraintes, rupture de lien, nucléation et croissance de fissures à 300 K dans une seule lacune contenant une feuille de graphène avec le bord de la lacune fonctionnalisé avec six atomes d'hydrogène. Les atomes de carbone et d'hydrogène sont colorés en fonction des contraintes atomiques correspondantes. (a) Distribution des contraintes dans la feuille de graphène hydrogéné avant la rupture de la liaison. Les orientations des atomes d'hydrogène sont notées "U" pour up, "D" pour bas et "SD" pour légèrement bas. (b) Rupture des liaisons C-C hybridées sp2 près de la lacune hydrogénée. (c) Croissance des fissures le long de la direction y provenant de la lacune hydrogénée. (d) Décollement successif des liaisons C-C hybridées sp2 le long de la direction du fauteuil menant à la fracture de la feuille de graphène. Crédit :Université de technologie de Delft




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