Mentre il mercato globale dell'energia si sposta dal carbone, combustibile petrolifero, e gas naturale a fonti energetiche primarie più rispettose dell'ambiente, l'idrogeno sta diventando un pilastro cruciale nel movimento per l'energia pulita. Lo sviluppo di metodi di stoccaggio e trasporto sicuri ed economici per l'idrogeno è essenziale ma complicato data l'interazione dell'idrogeno con i materiali strutturali.

L'idrogeno può causare fragilità in diversi metalli compreso l'acciaio ferritico, un tipo di acciaio utilizzato nei componenti strutturali degli edifici, ingranaggi e assali di automobili, e attrezzature industriali. I recenti progressi negli strumenti sperimentali e nella modellazione multiscala stanno iniziando a fornire informazioni sul processo di fragilità.

Una rassegna di vari metodi, pubblicato in Recensioni di fisica applicata , ha migliorato la comprensione della struttura, proprietà, e le prestazioni degli acciai ferritici soggetti a carichi meccanici in un ambiente di idrogeno. Sebbene ci siano molti studi sull'acciaio inossidabile, i ricercatori si sono concentrati sull'acciaio ferritico, un acciaio più economico che viene utilizzato nella costruzione di condotte e altre grandi strutture.

"Determinare la posizione dell'idrogeno nel metallo ospite è la domanda da un milione di dollari, " disse May Martin, uno degli autori.

Nello specifico, capire dove l'idrogeno va sotto sforzo in un materiale sfuso è fondamentale per comprendere l'infragilimento.

"Non abbiamo risposto a questa domanda ma combinando tecniche, ci stiamo avvicinando a quella risposta, " disse Martino.

I ricercatori hanno evidenziato diverse combinazioni di tecniche e metodi, compresa la tomografia con sonda atomica. APT è uno strumento di misurazione che combina un microscopio a ioni di campo con uno spettrometro di massa per consentire l'imaging 3D e misurazioni della composizione chimica su scala atomica, anche per elementi leggeri come l'idrogeno.

Altre tecniche promettenti sono la mappatura 2-D mediante spettrometria di massa di ioni secondari per rispondere alla domanda su dove si trova l'idrogeno in un materiale. La spettrometria di massa ionica è una tecnica utilizzata per analizzare la composizione di superfici solide e film sottili spruzzando la superficie del campione con un fascio di ioni primario focalizzato e raccogliendo e analizzando gli ioni secondari espulsi.

I ricercatori hanno affermato che è soprattutto nell'ultimo decennio che sono stati fatti grandi progressi nell'infragilimento da idrogeno, grazie allo sviluppo di nuove capacità sperimentali. Con il perfezionamento di nuove tecniche sperimentali, si prevede che il campo continuerà a svilupparsi a un ritmo notevole.

"Mentre il campo si espande, speriamo che la nostra carta sia una buona risorsa per coloro che entrano in campo, " disse Martino.