Hidrogenul distruge metalele?

În anii '80, Michael Knight era unul dintre singurii oameni care se deplasează într-o mașină pe bază de hidrogen (și asta era la TV). Decenii mai târziu, acest autobuz cu pile de combustibil se pregătește să plece spre o plimbare demonstrativă, de parcă nu ar fi mare lucru. Doriți să aflați mai multe? Vezi aceste poze cu combustibil alternativ! AP Photo / Bob Child

Cu mult înainte ca David Hasselhoff să-și smulgă bucățile pe plajele din „Baywatch”, el a jucat într-o emisiune TV numită „Knight Rider”, un hit de acțiune cu un supercar numit KITT. Auto-ul strălucitor a fost atât de mișto și atât de puternic (Ce bărbat adolescent care se respectă nu a vrut să stea la volan?) Încât eroul nostru cu părul ondulat a alungat cu ușurință băieți răi în tot orașul, la o uimitoare 300 de mile (483 kilometri) pe ora. Dang, mașina vorbea chiar ca un bunic grijuliu.

Ce i-a dat KITT puterea sa minunată? Mașina a fost echipată cu un motor pe bază de hidrogen, care a permis lui Michael Knight (Hasselhoff) să-i păcălească pe cei mai trăsniți răufăcători TV de la începutul anilor '80.

După mai bine de un deceniu după ce seria originală s-a prăbușit și a ars în calificative, politicienii, jurnaliștii și alții au început să prezinte hidrogenul ca energie a viitorului, o alternativă la combustibilii fosili, cum ar fi cărbunele. Au spus că hidrogenul este elixirul magic care va alimenta toate nevoile noastre de transport și electricitate. La urma urmei, hidrogenul a fost abundent și ars curat, ceea ce teoretic ar ajuta la reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră. De fapt, în 2003, nimeni altul decât președintele SUA, George W. Bush, care și-a făcut averea în afacerea cu petrol, a anunțat că alocă 1,2 miliarde de dolari în încercarea de a face hidrogenul combustibilul ales pentru americani [sursa: CNN].

Cine ar putea să-l învinovățească? Hidrogenul este o sursă minunată de combustibil. Heck, alimentează soarele. Nu numai asta, nu putem rămâne niciodată fără hidrogen. Este în aerul nostru și în apa noastră. Hidrogenul este cel mai abundent element din univers (deși nu pe Pământ).

Dar înainte de a investi într-un vehicul cu hidrogen, gândiți-vă la acest lucru: Rustul nu doarme niciodată și nici hidrogenul. Elementul face ca metalul să fie fragil, își reduce rezistența și poate slăbi o mașină ca o termită prin lemn [sursa: Science Daily]. Da, nu e bine.

Hidrogenul, în poziția sa principală pe tabelul periodic. Vrei să vezi o versiune mai mare? Faceți clic aici pentru a vedea o versiune mai mare și mai detaliată a tabelului periodic. Se va deschide într-o fereastră separată, astfel încât să puteți comuta între articol și tabel. ©

Să călătorim în timp, până în anul 1520. În Elveția, un alchimist numit Philippus Aureolus Paracelsus a pus o bucată de fier într-o soluție de acid sulfuric. Acidul începe să buleze în „un aer care izbucnește ca vântul”. Deși Paracelsus nu știa atunci, acel vânt care produce bule s-a dovedit a fi hidrogen. Elementul nr. 1 a fost numit oficial la sfârșitul secolului 18 de către Antoine-Laurent Lavoisier, un aristocrat francez care s-a ocupat de știință și, în cele din urmă, și-a pierdut capul în timpul Revoluției Franceze [surse: ASME, Moștenirea chimică].

Oamenii de știință și inventatorii au descoperit curând că hidrogenul lui Lavoisier era cel mai ușor element din univers. Deși acest lucru s-ar putea dovedi minunat pentru umplerea baloanelor, nu a fost atât de grozav când a fost vorba de interacțiunile dintre hidrogen și metal. De fapt, atomii de hidrogen au capacitatea neobișnuită de a se scurge prin diferite metale, transformându-i fragil, în cele din urmă fisurarea, ruperea și ruperea lor [sursa: Science Daily].

Deși oamenii de știință studiază fenomenele din 1875, nu înțeleg pe deplin fizica problemei. Ceea ce știu ei este că atomii de hidrogen se difuzează sau se răspândesc cu ușurință prin metale, în special la temperaturi ridicate. Atomii se recombină unul cu altul pentru a forma molecule de hidrogen. Aceste molecule găsesc o casă în unghiurile și mișcările microscopice ale metalului, creând o cantitate imensă de presiune. Această presiune reduce rezistența la tracțiune a metalului. Sparge! Metal break [sursa: McGill University].

Cercetătorii nu pot prezice unde se va produce încetarea hidrogenului. Tot ce știu este că minuscul atom de hidrogen adoră să pătrundă și să gâfâie cele mai multe aliaje de înaltă rezistență, inclusiv oțelul și cele pe bază de nichel. Ei pot chiar urmări acest lucru se întâmplă în timpul simulărilor de computer [sursa: Universitatea McGill]. Severitatea îmbinării variază în funcție de tipul de aliaj și de temperatură [sursa: Gri].

Îmbunătățirea hidrogenului a devenit interdicția unor astfel de transporturi de avioane, nave de luptă, avioane, nave spațiale și reactoare nucleare. Ocazional, consecințele au fost mortale. În 1985, un soldat a murit în Marea Britanie, când eșuarea șuruburilor de pe o armă autopropulsată de 155 mm fabricată de americani. Șuruburile țineau colțarul care ridica și coborî pistolul. Șuruburile se înfipseră, fixând soldatul sub galerie. Anchetatorii au dat vina pe încălcarea hidrogenului. Gazul a făcut șuruburile atât de fragile încât nu au putut rezista la golurile grele produse de pistolul de tragere. În 1984, șuruburile (de asemenea, pentru monturile armei) de pe un rezervor M1 Abrams s-au rupt, de asemenea [sursa: Anderson].

Oamenii de știință lucrează febril încearcă să prezică cum, când și unde va avea loc încetarea hidrogenului. Industria auto, printre altele, este preocupată de asta. După cum probabil știți, vehiculele cu hidrogen își obțin energia de la un dispozitiv numit a celule de combustibil. Celulele combustibile permit hidrogenului să se combine cu oxigenul pentru a produce căldură și electricitate. Singurele produse secundare sunt căldura și apa [sursa: National Renewable Energy Laboratory].

Atomii de hidrogen se pot alcătui în metal în timpul procesului de fabricație, cum ar fi atunci când lucrează piese auto cu placă de crom, piese sudate împreună sau când metalul este frezat sau presat. Infiltrarea hidrogenului poate apărea și atunci când mașina este condusă pe șosea. Atomii saturează metalul, adâncindu-se în rezervoarele de combustibil și alte componente. Drept urmare, piesele auto, cum ar fi rezervoarele de combustibil, celulele de combustibil și rulmenții cu bilă pot defecta fără avertizare. Rezultatul? Facturi costisitoare la reparații - și mai rău [sursa: Science Daily].

Nu încurcați ideea mașinii cu hidrogen. Cercetătorii din Germania au studiat modul în care atomii de hidrogen se deplasează prin metal. Prin urmărirea traseului atomilor, ei speră să dezvolte materiale rezistente la îmbracare, care pot fi utilizate în mașinile cu hidrogen. Oamenii de știință cercetează, de asemenea, modalități de a opri procesul de înfrângere prin încălzirea constantă a atomilor de hidrogen care sunt mereu în mișcare [sursa: Science Daily].

Înțelegând mai bine cum merg atomii de hidrogen cu privire la activitatea lor distructivă, oamenii de știință și inginerii sunt siguri că vor putea face rezervoare la bord și alte părți care nu se degradează în timp [sursa: Azom.com]. Înainte de a-l cunoaște, vom conduce cu toții mașini cu hidrogen.

Nota autorului: Hidrogenul distruge metalul?

Până când nu am început să cercetez acest articol, habar nu aveam că hidrogenul, elementul cel mai abundent din univers, a fost atât de distructiv. Oh, sigur, știam elementele de bază ale motivului pentru care iubitul meu Ford Ranger din 1993 a început să ruginească - oxigenul combinat cu fierul pentru a forma oxid de fier și, înainte de a-l ști, am răzuit și amorsat și picteam. Cred că nu ar fi trebuit să fiu surprins să știu că hidrogenul mănâncă metalul la fel de ușor. Acumularea hidrogenului este o problemă serioasă, mai ales când hidrogenul este o componentă cheie în rezolvarea nevoilor noastre de combustibil și în ajutorul planetei. Sperăm, oamenii de știință vor putea descoperi o soluție rentabilă a problemei.

Articole similare

• Hidrogenul poate fi combustibilul viitorului?
• Care sunt avantajele vehiculelor cu hidrogen?
• Colțul Quizului: Testul cu celule de combustibil
• Cum funcționează celulele de combustibil
• Cum funcționează economia de hidrogen
• Cum funcționează mașinile cu hidrogen

surse

• Societatea Americană de Ingineri Mecanici (ASME). "Motorul de rachete RL10." (14 ianuarie 2013) http://files.asme.org/asmeorg/community/history/landmarks/5636.pdf
• Anderson, Jack. „Soldatul moare când armele defectuoase se rup”. Ocala Star-Banner. 16 februarie 1987. (5 ianuarie 2013) http://news.google.com/newspapers?id=xZ0TAAAAIBAJ&sjid=mAYEAAAAIBAJ&pg=4103,25787&dq=hydrogen+embrittlement&hl=ro
• Azom.com. "Economie de hidrogen a viitorului stimulează cercetarea în domeniul combaterii hidrogenului. 28 mai 2008. (5 ianuarie 2013) http://www.azom.com/news.aspx?newsID=12342
• Fundația pentru Moștenirea Chimică „Antoine-Laurent Lavoisier”. (4 ianuarie 2013) http://www.chemheritage.org/discover/online-resources/chemistry-in-history/themes/early-chemistry-and-gases/lavoisier.aspx
• CNN.com. „Bush aduce beneficii de combustibil cu hidrogen”. 6 februarie 2003. (3 ianuarie 2013) http://articles.cnn.com/2003-02-06/politics/bush-energy_1_hydrogen-power-fuel-cells-dependence-on-foreign-oil?_s = PM: ALLPOLITICS
• Gri, Hugh. R. „Îmbunătățirea mediului hidrogen”. NASA. 26 iunie 1972. (5 ianuarie 2013) http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19720019924_1972019924.pdf
• Making-Hydrogen.com. „Istoric al hidrogenului”. (4 ianuarie 2013). http://www.making-hydrogen.com/history-of-hydrogen.html
• Universitatea McGill. „Studiul dezvăluie indicii cu privire la cauza emiterii de hidrogen”. 19 noiembrie 2012. (7 ianuarie 2013) http://www.mcgill.ca/newsroom/channels/news/study-reveals-clues-cause-hydrogen-embrittlement-219051.
• Laboratorul național de energie regenerabilă „Bazele hidrogenului”. 18 mai 2012. (4 ianuarie 2013) http://www.nrel.gov/learning/eds_hydrogen.html
• Science Daily. „Clues to Cause of Hydrittlement Hidrogen in Metals: Findings could guid the Design of New Embrittlement-Resistant Materials”. 19 noiembrie 2012. (4 ianuarie 2013) http://www.sciencedaily.com/releases/2012/11/121119132309.htm
• Science Daily. „Hidrogenul provoacă ruperea metalului”. 21 august 2010. (3 ianuarie 2013) http://www.sciencedaily.com/releases/2010/08/100816114831.htm