Alors que le marché mondial de l'énergie s'éloigne du charbon, carburant pétrolier, et du gaz naturel à des sources d'énergie primaire plus respectueuses de l'environnement, l'hydrogène devient un pilier crucial dans le mouvement de l'énergie propre. Le développement de méthodes de stockage et de transport sûres et rentables pour l'hydrogène est essentiel mais compliqué étant donné l'interaction de l'hydrogène avec les matériaux de structure.

L'hydrogène peut provoquer la fragilité de plusieurs métaux, y compris l'acier ferritique, un type d'acier utilisé dans les composants structurels des bâtiments, engrenages et essieux automobiles, et équipements industriels. Les progrès récents des outils expérimentaux et de la modélisation multi-échelle commencent à donner un aperçu du processus de fragilisation.

Une revue des différentes méthodes, Publié dans Examens de physique appliquée , a amélioré la compréhension de la structure, biens, et les performances des aciers ferritiques soumis à un chargement mécanique dans un environnement d'hydrogène. Bien qu'il existe de nombreuses études sur l'acier inoxydable, les chercheurs se sont concentrés sur l'acier ferritique, un acier moins cher qui est utilisé dans la construction de pipelines et d'autres grandes structures.

"Déterminer l'emplacement de l'hydrogène dans le métal hôte est la question à un million de dollars, " dit May Martin, l'un des auteurs.

Spécifiquement, comprendre où l'hydrogène passe sous contrainte dans un matériau en vrac est essentiel pour comprendre la fragilisation.

"Nous n'avons pas répondu à cette question mais en combinant des techniques, nous nous rapprochons de cette réponse, " dit Martine.

Les chercheurs ont mis en évidence plusieurs combinaisons de techniques et de méthodes, y compris la tomographie par sonde atomique. APT est un outil de mesure qui combine un microscope ionique de champ avec un spectromètre de masse pour permettre une imagerie 3D et des mesures de composition chimique à l'échelle atomique, même pour les éléments légers comme l'hydrogène.

D'autres techniques prometteuses sont la cartographie 2D par spectrométrie de masse d'ions secondaires pour répondre à la question de savoir où se trouve l'hydrogène dans un matériau. La spectrométrie de masse ionique est une technique utilisée pour analyser la composition des surfaces solides et des films minces en pulvérisant la surface de l'échantillon avec un faisceau d'ions primaires focalisé et en collectant et en analysant les ions secondaires éjectés.

Les chercheurs ont déclaré que c'est particulièrement au cours de la dernière décennie que de grands progrès ont été réalisés dans la fragilisation par l'hydrogène, grâce au développement de nouvelles capacités expérimentales. Au fur et à mesure que de nouvelles techniques expérimentales sont affinées, on s'attend à ce que le domaine continue de se développer à un rythme remarquable.

"Au fur et à mesure que le champ s'étend, nous espérons que notre article est une bonne ressource pour ceux qui se lancent sur le terrain, " dit Martine.