Водород — самый лёгкий газ, но он умеет проникать в металлы. Если накачать водород в стальной баллон под большим давлением, часть атомов заберётся между атомами металла. Металл может стать хрупким, как сухарь. А можно использовать это свойство наоборот — хранить водород внутри металлической губки.
В новой работе взяли два сплава из алюминия, кобальта, хрома, железа и никеля. В первом сплаве алюминия мало — 0,3 части на формульную единицу. Во втором — в десять раз больше, три части. Оба сплава сжали в атмосфере водорода. Первый начал впитывать водород уже при давлении 3 гигапаскаля (это как 30 тысяч атмосфер). Второй не впитал ни капли даже при 50 гигапаскалях и нагреве.
Расчёты показали: алюминий делает «посадку» водорода энергетически невыгодной. Водороду нужно заплатить больше энергии, чтобы занять место в решётке. Поэтому даже при огромном давлении он остаётся снаружи. Интересно, что главную роль играет не только количество алюминия, но и то, как он упорядочивает атомы в сплаве.
Значит, добавляя алюминий, можно управлять тем, сколько водорода впитает сплав. Это пригодится и для безопасных хранилищ водорода, и для защиты деталей от водородной хрупкости.
как её написали авторы, на английском 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.
Давление 3 гигапаскаля, при котором первый сплав начал впитывать водород, в три раза больше, чем давление на дне Марианской впадины.