Carburant du futur : l’hydrogène fragilise le métal

Dans le secteur des transports et de l’énergie, l’hydrogène est considéré comme une alternative aux combustibles fossiles tels que le charbon, le pétrole et le gaz naturel.

Toutefois, pour les métaux comme l’acier, l’aluminium et le magnésium – qui sont couramment utilisés dans l’automobile et dans les technologies de l’énergie – l’hydrogène n’est pas tout à fait le candidat idéal. Il peut en effet rendre ces métaux fragiles ; la ductilité du métal est fortement réduite. Sa durabilité se détériore. Cela peut conduire à la rupture soudaine de pièces et de composants – à côté du réservoir de carburant en lui même, voire des parties de la pile à combustible. Des éléments ordinaires comme les roulements à billes pourraient également être affectés. Ces pièces, on les trouve non seulement dans les voitures, mais aussi dans presque toutes les machines industrielles.

L’hydrogène qui reste un élément chimique très léger imprègne les matériaux de base dont le véhicule est constitué et non seulement lors du remplissage du réservoir, mais aussi lors des différents process de fabrication. L’hydrogène peut infiltrer le grillage métallique à travers la corrosion, ou lors de la phase de chromage des pièces. L’infiltration peut également se produire lors du soudage, de l’usinage, ou du pressage. Le résultat est toujours le même : le matériau peut se fendre ou se briser sans avertissement avec des réparations coûteuses à la clé.

Pour éviter les fissures et les cassures dans le futur, les chercheurs de l’Institut Fraunhofer de mécanique des matériaux IWM à Fribourg étudient le processus de fragilisation induite par l’hydrogène. Leur objectif : trouver des matériaux et des procédés de fabrication qui sont compatibles avec l’hydrogène. "Grâce à notre nouveau laboratoire dédié, nous étudions comment et à quelle vitesse l’hydrogène migre à travers le métal. Nous sommes en mesure de détecter les points où l’élément H s’accumule dans le matériel" commente Nicholas Winzer, chercheur à l’IWM.

Les chercheurs peuvent déterminer la façon dont l’hydrogène se comporte dans le métal alors que la tension est augmentée. À cette fin, les scientifiques utilisent un équipement spécial de traction qui permet de réaliser simultanément un chargement mécanique et une infiltration d’hydrogène.

"Dans l’industrie, les composants doivent résister aux forces combinées de la température, des contraintes mécaniques et de l’hydrogène. Avec ce nouveau laboratoire, nous pourrons fournir les procédures analytiques nécessaires" explique Nicholas Winzer concernant la particularité des tests simultanés.

[ Credit image : (© Fraunhofer IWM) ]

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