L'hydrogène est le gaz le plus léger, mais il sait s'infiltrer dans les métaux. Si l'on comprime de l'hydrogène dans une bouteille en acier à haute pression, une partie des atomes se glisse entre les atomes du métal. Le métal peut devenir cassant comme un biscuit sec. Mais on peut aussi utiliser cette propriété à l'envers : stocker l'hydrogène dans une éponge métallique.
Dans cette nouvelle étude, deux alliages à base d'aluminium, de cobalt, de chrome, de fer et de nickel ont été examinés. Le premier alliage contient peu d'aluminium : 0,3 partie par unité formulaire. Le second en contient dix fois plus, soit trois parties. Les deux alliages ont été compressés sous atmosphère d'hydrogène. Le premier a commencé à absorber l'hydrogène dès une pression de 3 gigapascals (l'équivalent de 30 000 atmosphères). Le second n'en a pas absorbé une seule goutte, même à 50 gigapascals et sous chauffage.
Les calculs montrent que l'aluminium rend l'insertion de l'hydrogène énergétiquement défavorable. L'hydrogène doit payer un coût énergétique plus élevé pour s'insérer dans le réseau. Ainsi, même sous une pression énorme, il reste à l'extérieur. Fait intéressant : ce n'est pas seulement la quantité d'aluminium qui joue un rôle clé, mais aussi la façon dont il ordonne les atomes dans l'alliage.
En ajoutant de l'aluminium, on peut donc contrôler la quantité d'hydrogène absorbée par l'alliage. Cela servira à la fois pour des réservoirs d'hydrogène sûrs et pour protéger les pièces contre la fragilisation par l'hydrogène.
tel que rédigé par les auteurs, en anglais 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 pression de 3 gigapascals à laquelle le premier alliage a commencé à absorber l'hydrogène est trois fois supérieure à la pression au fond de la fosse des Mariannes.