El hidrógeno es el gas más ligero, pero sabe penetrar en los metales. Si se bombea hidrógeno a un cilindro de acero a alta presión, parte de los átomos se cuelan entre los átomos del metal. El metal puede volverse quebradizo como una galleta. Pero también se puede usar esta propiedad al revés: almacenar hidrógeno dentro de una esponja metálica.
En el nuevo trabajo se tomaron dos aleaciones de aluminio, cobalto, cromo, hierro y níquel. En la primera aleación hay poco aluminio: 0,3 partes por unidad de fórmula. En la segunda, diez veces más: tres partes. Ambas aleaciones se comprimieron en atmósfera de hidrógeno. La primera empezó a absorber hidrógeno ya a una presión de 3 gigapascales (equivalente a 30 mil atmósferas). La segunda no absorbió ni una gota ni siquiera a 50 gigapascales y con calentamiento.
Los cálculos mostraron que el aluminio hace que el "asentamiento" del hidrógeno sea energéticamente desfavorable. El hidrógeno necesita pagar más energía para ocupar un lugar en la red. Por eso, incluso a presiones enormes, se queda fuera. Es interesante que el papel principal no lo juega solo la cantidad de aluminio, sino también cómo ordena los átomos en la aleación.
Esto significa que, añadiendo aluminio, se puede controlar cuánto hidrógeno absorberá la aleación. Esto servirá tanto para almacenes seguros de hidrógeno como para proteger piezas de la fragilización por hidrógeno.
tal como lo escribieron los autores, en inglés 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.
La presión de 3 gigapascales a la que la primera aleación empezó a absorber hidrógeno es tres veces mayor que la presión en el fondo de la fosa de las Marianas.