El acero inoxidable 416B desarrollado por la Universidad Nacional Cheng Kung (NCKU) en Taiwán es resistente al ataque del hidrógeno, posee alta dureza y resistencia al impacto, siendo adecuado para aplicaciones en la industria del hidrógeno.
Almacenamiento seguro de hidrógeno con acero resistente
La energía de hidrógeno se posiciona como una de las alternativas más limpias y prometedoras dentro del campo de las energías renovables. Sin embargo, su desarrollo a gran escala enfrenta un obstáculo crítico: la seguridad en el almacenamiento y transporte del hidrógeno. La conocida fragilización por hidrógeno constituye un riesgo significativo, ya que puede ocasionar fisuras en tanques y tuberías, generando fugas explosivas. Frente a este desafío, un equipo de investigación de la Universidad Nacional Cheng Kung (NCKU) en Taiwán, liderado por el profesor Hong Feiyi, ha desarrollado un avance notable: el acero inoxidable resistente al hidrógeno 416B y el material soldable 420L, diseñados para garantizar mayor seguridad en la industria del hidrógeno.
Un material innovador contra la fragilización por hidrógeno
La fragilización por hidrógeno es un fenómeno que ocurre cuando átomos de hidrógeno penetran en los metales, provocando la aparición de fisuras y debilitando la estructura del material. En el caso de tanques de almacenamiento y tuberías utilizadas en la distribución de hidrógeno, este problema puede derivar en fugas y explosiones.
El profesor Hong Feiyi, experto con más de 20 años de experiencia en el estudio de metales, destaca que los aceros inoxidables tradicionales, como los grados 309 y 316, aunque resistentes a la corrosión, no ofrecen protección suficiente contra el hidrógeno. Además, presentan deficiencias en cuanto a resistencia mecánica e impacto. Estas limitaciones comprometen su idoneidad para aplicaciones críticas, como en los vehículos impulsados por hidrógeno, donde los impactos accidentales podrían causar la ruptura de los componentes y la posterior liberación de hidrógeno.
En este contexto, el equipo de la NCKU ha desarrollado el acero inoxidable 416B, que no solo resiste la penetración del hidrógeno, sino que también posee una alta resistencia a impactos y al desgaste. Este material, tras ser sometido a tratamientos térmicos, adopta una estructura de cristales aciculares, la cual incrementa su dureza y capacidad para resistir los ataques de hidrógeno a nivel atómico.
Soldaduras seguras para sistemas de hidrógeno
Otro de los puntos vulnerables en la infraestructura de hidrógeno son las uniones soldadas, ya que estas son propensas a la fragilización. Ante esta situación, el equipo de la NCKU identificó y perfeccionó el material soldable 420L, capaz de resistir los embates del hidrógeno en las juntas de soldadura. Este hallazgo, que se encuentra en proceso de patente, mejora significativamente la seguridad estructural de tuberías y recipientes a presión destinados al almacenamiento y transporte de hidrógeno.
Seguridad y sostenibilidad: Un laboratorio pionero
Conscientes de la importancia de verificar experimentalmente el desempeño de estos nuevos materiales, el equipo de Hong Feiyi construyó uno de los pocos laboratorios en Asia especializados en fragilización por hidrógeno. Este centro está equipado con una máquina eléctrica de fatiga por tracción a alta temperatura, la única en Taiwán, que permite evaluar en tiempo real la resistencia de los metales expuestos al hidrógeno bajo condiciones extremas.
En el laboratorio, los investigadores aplican tratamientos de hidrógeno concentrado sobre áreas específicas de las muestras metálicas durante varios meses, simulando situaciones reales de exposición prolongada al hidrógeno. Estos experimentos han demostrado que el acero 416B supera en más del doble la resistencia a la fragilización por hidrógeno en comparación con aceros inoxidables industriales convencionales.
Aplicaciones clave en la transición hacia el hidrógeno verde
El desarrollo de materiales como el acero 416B y el material soldable 420L marca un hito crucial para la transición hacia el uso generalizado del hidrógeno verde. Estos avances podrían mejorar la seguridad y eficiencia de los tanques de almacenamiento, las tuberías de transporte y los componentes de vehículos propulsados por hidrógeno.
A medida que crece el interés global por reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y abandonar los combustibles fósiles, el hidrógeno verde se perfila como una opción clave en la transición energética. Producido a partir de electrólisis del agua utilizando energía renovable, el hidrógeno verde es una fuente energética que no genera emisiones contaminantes.
Para alcanzar esta visión de sostenibilidad, es imprescindible contar con materiales seguros y confiables, como los diseñados por la NCKU, que permitan el almacenamiento y transporte del hidrógeno en infraestructuras de largo recorrido, con tramos que pueden superar los 1.000 kilómetros. Estos avances tecnológicos facilitarán el despliegue de redes de distribución de hidrógeno verde, integradas con parques eólicos y plantas solares, promoviendo un modelo energético más limpio y seguro.
El trabajo del equipo de la NCKU no solo contribuye a resolver uno de los principales obstáculos en la industria del hidrógeno, sino que también abre nuevas posibilidades para el avance de la economía del hidrógeno a nivel mundial, situando a Taiwán como referente en la investigación de materiales seguros para energías renovables.
