انتقال به انرژیهای پاک هیجان زیادی به همراه داشته است، اما پژوهشهای جدید نشان میدهند که زیرساختهای فعلی جهان آمادگی لازم برای مواجهه با سوخت هیدروژنی را ندارند و توربینهای گازی با موانع جدی روبهرو هستند.
بسیاری از کارشناسان روی هیدروژن به عنوان راهکاری پایدار حساب باز کردهاند، به شرط آنکه با استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر از آب استخراج شود. با این حال، چالش بزرگتر و کمتر شناختهشدهای که اقتصاد هیدروژنی با آن دستوپنجه نرم میکند، وضعیت شکننده زیرساختها و فلزات به کار رفته در تجهیزات است.
مولکولهای هیدروژن بسیار ریز هستند و به راحتی به درون منافذ لولهها و مخازن فلزی نفوذ میکنند. این پدیده باعث ترد شدن و شکنندگی آلیاژها میشود، مشکلی که شرکتها پیشتر هنگام انتقال این گاز در بخشهای مختلف با آن مواجه بودهاند.
امره گنچر، دانشمند انرژی امآیتی، در سال ۲۰۲۳ در همین زمینه تشریح کرد که تزریق هیدروژن به زیرساختهای موجود به این سادگیها امکانپذیر نیست. اگرچه این هشدار در ابتدا متوجه بخش ذخیرهسازی و انتقال بود، اما مطالعات تازه نشان میدهد که تجهیزات درون توربینهای گازی نیز به بازنگری اساسی نیاز دارند.
در دماهای بالا و متغیر درون یک توربین گازی، آسیبپذیری فلزات در برابر هیدروژن به شدت تشدید میشود. پژوهشگران با بررسیهای مکانیکی در محیطهای پرفشار و حرارت بالا دریافتند که هیدروژن در دماهای بالا تا دو برابر بیشتر از دمای محیط به آلیاژهای استاندارد صنعت یعنی IN718 آسیب میرساند.
این تغییرات ساختاری در محدوده دمایی بین ۴۰۰ تا ۶۰۰ درجه سانتیگراد رخ میدهد و به افت شدید دوام و انعطافپذیری قطعات منجر میشود. شیرازن دونگ از موسسه ماکس پلانک در این رابطه توضیح میدهد که در دماهای بالا، اتمهای هیدروژن به حفرههای کربنی مهاجرت کرده و با واکنش شیمیایی، متان پرفشار تولید میکنند که این فشار داخلی به تضعیف ساختار فلز میانجامد.
کارشناسان یادآور میشوند که آلیاژهای مقاوم در برابر این پدیده معمولاً بسیار نرم هستند و برای قطعات تحت فشار توربین مناسب نیستند. در حالی که محققان در حوزههای دیگر پیشرفتهایی داشتهاند، اما یافتن مواد مقاوم برای بخشهای داغ و چرخان توربین همچنان یک چالش بزرگ باقی مانده است.
چشمانداز آینده فناوری هیدروژن
یافتههای اخیر نشان میدهد که دستیابی به اقتصاد مبتنی بر هیدروژن مستلزم کشف آلیاژهای کاملاً جدید است. ویراستاران نشریه معتبر نیچر مَتریالز اضافه میکنند که این نتایج باید به عنوان راهنمایی حیاتی برای طراحی مواد در موتورهای هواپیما و توربینهای گازی آینده مورد توجه قرار گیرد.
