الألومنيوم ضد الهيدروجين: من سيفوز في السبيكة؟ سريع

الأصل: "Hydrogen uptake and hydride formation in Al$$_x$$CoCrFeNi high-entropy alloys: First-principles, universal-potential, and experimental study"
arXiv:2603.17479 · 2026-03-18 · CC BY 4.0 · 1 دقيقة
الهيدروجين يخترق السبيكة، لكن الألومنيوم يقف له بالمرصاد.

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.

ذرة الألومنيوم مثل حارس بوابة صارم: لا تسمح للهيدروجين بالدخول إلى المواقع الشاغرة في الشبكة البلورية.

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.

الضغط البالغ 3 جيجا باسكال، الذي بدأت عنده السبيكة الأولى بامتصاص الهيدروجين، أكبر بثلاث مرات من الضغط في قاع خندق ماريانا.

العلماء
Charles-Augustin de CoulombJohannes RydbergTheodore LymanArnold SommerfeldJohann Jakob BalmerJoseph von Fraunhofer
المفاهيم
تخزين الهيدروجين مواد تخزين الهيدروجين Ocean heat content إنتالبيا السعة الحرارية