الهيدروجين هو أخف الغازات، لكنه يستطيع التسلل إلى المعادن. إذا ضُخّ الهيدروجين في أسطوانة فولاذية تحت ضغط كبير، فإن بعض الذرات ستتسلل بين ذرات المعدن. وقد يصبح المعدن هشًا كالكسرة الجافة. ويمكن أيضًا استغلال هذه الخاصية في الاتجاه المعاكس — لتخزين الهيدروجين داخل إسفنجة معدنية.
في الدراسة الجديدة، أخذ الباحثون سبيكتين من الألومنيوم والكوبالت والكروم والحديد والنيكل. في السبيكة الأولى، كمية الألومنيوم قليلة — 0.3 جزء لكل وحدة صيغية. وفي الثانية، أكبر بعشر مرات — ثلاثة أجزاء. وقد ضُغطت كلتا السبيكتين في جو من الهيدروجين. بدأت الأولى بامتصاص الهيدروجين عند ضغط 3 جيجا باسكال (أي ما يعادل 30 ألف ضغط جوي). أما الثانية فلم تمتص قطرة واحدة حتى عند 50 جيجا باسكال مع التسخين.
أظهرت الحسابات أن الألومنيوم يجعل "استقرار" الهيدروجين غير مربح من ناحية الطاقة. على الهيدروجين أن يدفع طاقة أكبر ليشغل موقعًا في الشبكة. لذلك حتى عند ضغط هائل، يبقى في الخارج. ومن المثير للاهتمام أن الدور الرئيسي لا يلعبه فقط كمية الألومنيوم، بل أيضًا كيفية ترتيبه للذرات في السبيكة.
إذن، بإضافة الألومنيوم يمكن التحكم في كمية الهيدروجين التي تمتصها السبيكة. وهذا مفيد لكل من مخازن الهيدروجين الآمنة وحماية الأجزاء من التقصف الهيدروجيني.
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2603.17479
Hydrogen uptake in complex multicomponent alloys, including high-entropy alloys (HEAs), governs both hydrogen storage capacity and resistance to hydrogen-induced degradation. We combine high-pressure experiments, density-functional theory (DFT), and a GRACE universal interatomic potential to investigate hydrogen absorption in Al$$_{0.3}$$CoCrFeNi and Al$$_3$$CoCrFeNi HEAs. In H$$_2$$ as a pressure-transmitting medium, the FCC Al$$_{0.3}$$CoCrFeNi alloy forms hydrides at ambient temperature above 3 GPa, whereas the Al-rich B2 Al$$_3$$CoCrFeNi alloy shows no evidence of hydride formation even upon heating at pressures up to 50 GPa. Experiments and calculations show that aluminum suppresses hydrogen uptake by increasing solution energies and destabilizing interstitial sites. The universal potential, employed in the calculations and pretrained on large DFT databases, closely reproduces DFT energetics and demonstrates transferability from the dilute limit to the hydride-forming regime. Simulations further disentangle the roles of local ordering, volume changes, composition, and crystal structure. Overall, our results indicate that hydrogen solubility in Al-containing HEAs is governed primarily by composition, with Al-driven B2 ordering as a strong secondary effect.
الضغط البالغ 3 جيجا باسكال، الذي بدأت عنده السبيكة الأولى بامتصاص الهيدروجين، أكبر بثلاث مرات من الضغط في قاع خندق ماريانا.