Алюминий и водород: немецкие учёные совершили открытие

Описание

Алюминий и водород: немецкие учёные совершили
открытие, прокладывающее путь в новую
индустриальную эру
Scenari Economici
Фабио Лугано
16 июня 2025 г.
Немецкие исследователи создали супералюминий, который
решает проблему водородного охрупчивания. Он на 40%
прочнее и в 5 раз крепче. Это открывает путь к
безопасной и эффективной водородной промышленности
В немецкой лаборатории Института Макса Планка
исследователи совершили революционное открытие,
призванное изменить использование алюминия в водородной
экономике. Группа учёных разработала новый алюминиевый
сплав, который не только на 40% прочнее существующих, но и
способен решить одну из самых больших и опасных
технических проблем в промышленности: водородное
охрупчивание. Исследование Института Макса Планка было
опубликовано в журнале Nature.
Скрытый враг: что такое водородное охрупчивание?
Чтобы понять масштаб этого открытия, нужно сначала
узнать врага. Хотя водород и является чистым топливом
будущего, он имеет коварный недостаток: проникая в
металлы, он делает их хрупкими и склонными к внезапному
разрушению. Это явление, известное как «водородное
охрупчивание», является кошмаром для инженеров.
Представьте себе резервуар или трубу, которые выглядят
целыми и невредимыми, но в один миг могут внезапно
разрушиться. До сих пор, чтобы сделать материалы более
устойчивыми к этому «диверсанту», приходилось жертвовать
их структурной прочностью. На практике приходилось
выбирать между прочностью и безопасностью. И так было до
сегодняшнего дня.
Гениальное озарение: ловушка водорода в
наноскопических «клетках»
Немецкие исследователи изменили ситуацию, применив
радикально новый подход. Вместо того чтобы бороться с
водородом, они решили контролировать его. Добавив
небольшое количество скандия и магния в алюминиевый
сплав и подвергнув его точному двухступенчатому процессу
нагрева, они создали уникальную микроструктуру.
В сплаве образовались два типа специализированных
наночастиц:
1. Ядро для прочности: ультратонкие частицы алюминия
и скандия (Al3Sc) распределяются по всему сплаву, создавая
внутреннюю броню, которая увеличивает его прочность на
40%.
2. Оболочка для улавливания водорода: вокруг этих
частиц образуется внешняя оболочка — сложная
кристаллическая структура (Al3(Mg,Sc)2), которая действует
как настоящая «ловушка водорода». Атомы водорода,
проникающие в материал, захватываются и обездвиживаются
этой оболочкой, не успевая повредить прочностную структуру
металла.
В результате получается сплав, в 5 раз более устойчивый
к охрупчиванию, чем традиционные сплавы, при сохранении
той же пластичности (способности деформироваться без
разрушения).
Последствия для будущего: больше безопасности,
больше эффективности
Последствия этого открытия, опубликованного в
престижном журнале Nature, огромны. Это в первую очередь
касается строительства:
— гораздо более легких, безопасных и эффективных
топливных баков для водородных легковых, грузовых
автомобилей и самолетов;
— более прочных и надежных трубопроводов и
инфраструктуры для транспортировки водорода, снижающих
риск утечек и аварий;
— компонентов для более эффективных и надежных
заводов по производству водорода.
Настоящее волшебство, отмечают исследователи,
заключается в том, что этот метод — не просто лабораторный
эксперимент. Процесс плавления и термообработки
масштабируем и совместим с современными промышленными
стандартами.
Это означает, что крупномасштабное производство этого
«супер-алюминия» может начаться относительно быстро,
преодолевая один из самых значительных технологических
барьеров на пути к водородному будущему. Теперь уже не
нужно выбирать между прочностью и безопасностью: новый
сплав предлагает и то, и другое, что открывает экономические
и промышленные сценарии, которые ранее были немыслимы.

Автор

Виктор Ковшевный