Las innovaciones recientes en aleaciones de aluminio están abriendo nuevas posibilidades para componentes más seguros y eficientes en la economía del hidrógeno. Un equipo del Max Planck Institute ha realizado un avance significativo al combinar aluminio con escandio, logrando así aleaciones que no solo son un 40 % más resistentes, sino que también ofrecen una resistencia a la fragilización por hidrógeno cinco veces superior, sin sacrificar la ductilidad. Este avance tiene el potencial de transformar el uso de materiales en las tecnologías del futuro.

Aleaciones de aluminio: un nuevo estándar en resistencia

Los investigadores han identificado que el uso de nanopartículas recubiertas de una capa de aluminio, magnesio y escandio puede atrapar el hidrógeno, minimizando así el riesgo de fragilización. Esto asegura que los componentes de aluminio sean más seguros y robustos en un contexto de economía basada en el hidrógeno. La combinación de nanopartículas de aluminio y escandio mejora la resistencia del material. Mediante una compleja estrategia de precipitación, se han formado nanoprécipitaciones de Al3Sc que propician la creación de la capa Al3(Mg,Sc)2 in-situ.

Método validado en diversos sistemas de aleaciones de aluminio

Estos nanoprécipitantes se distribuyen uniformemente en la aleación, desempeñando dos funciones clave: la fase Al3(Mg,Sc)2 atrapa el hidrógeno y mejora la resistencia a su fragilización, mientras que las partículas finas de Al3Sc incrementan la resistencia general. Esta nueva estrategia de diseño supera el desafío habitual entre alta resistencia y resistencia al hidrógeno, según explica Baptiste Gault, líder del grupo en el Max Planck Institute for Sustainable Materials. Como resultado, la aleación presenta un incremento del 40 % en resistencia y una mejora cinco veces en resistencia a la fragilización por hidrógeno en comparación con aleaciones que no contienen escandio.

Preparación para la producción a gran escala

Los investigadores han enfatizado que su método ha sido validado a través de varios sistemas de aleaciones de aluminio y se ha demostrado su viabilidad para la producción a gran escala mediante técnicas de fundición en cobre enfriado y tratamientos termomecánicos que cumplen con los estándares industriales actuales. Esta investigación allana el camino hacia una nueva generación de materiales de aluminio adecuados para las exigencias de un futuro impulsado por el hidrógeno, siendo seguros, sólidos y listos para su uso industrial.

Hacia una adaptación industrial de aleaciones resistentes al hidrógeno

Los hallazgos sugieren un enfoque viable para aumentar la resistencia al hidrógeno en aleaciones de aluminio de alta resistencia, con facilidad de adaptación para producción industrial a gran escala. Publicada en la revista Nature, el estudio destaca que la fragilización por hidrógeno limita la durabilidad de las aleaciones de aluminio y obstaculiza su aplicación en una economía basada en el hidrógeno. Las partículas de compuestos intermetálicos en las aleaciones pueden capturar hidrógeno y mitigar la fragilización; sin embargo, estas partículas suelen formarse en menor densidad que los nanoprécipitantes convencionales.

Con estos descubrimientos prometedores, ¿cuáles serán los próximos pasos para integrar estas aleaciones innovadoras en aplicaciones industriales masivas? Y, más importante aún, ¿qué impacto tendrán en nuestra transición hacia una economía de hidrógeno sostenible?