Tras dos años de investigación, se han presentado los primeros resultados del proyecto H2MAT ‘Estructuras metálicas híbridas multicapa para ser usadas en contacto con hidrógeno’, cuyo objetivo principal es diseñar, fabricar y evaluar estructuras multicapa, aleación de alta entropía (HEAs, por sus siglas en inglés)-interfase-acero, como alternativa a las limitaciones del acero inoxidable en aplicaciones de transporte de hidrógeno.
En 2022 arrancó el proyecto H2MAT con el propósito de buscar alternativas a los materiales tradicionales en contacto con el hidrógeno, con el fin de diseñar, comprender y controlar la naturaleza física y química de la interfase entre aleaciones de alta entropía (HEA) y el acero. Tras las pertinentes investigaciones, se realizaron evaluaciones técnico-económicas para comparar las estructuras obtenidas con las actuales de acero inoxidable en el transporte de hidrógeno.
El proyecto H2MAT está financiado por el programa Elkartek 2022 del Departamento de Desarrollo Económico, Sostenibilidad y Medio Ambiente del Gobierno Vasco. El consorcio está coordinado por Mondragon Unibertsitatea y en él participan también Azterlan, Ceit, Sidenor I+D, Tecnalia, Tubacex Innovación y UPV/EHU, además del Cluster de Energía Vasco.
Conclusiones del proyecto H2MAT
En primer lugar, los investigadores explicaron que las aleaciones de alta entropía base níquel presentan una mayor homogeneidad microestructural al tratarlas térmicamente y al incrementar la velocidad de enfriamiento, que a su vez aumenta el carácter amorfo de las mismas. Por otro lado, las aleaciones de alta entropía tipo Cantor presentaron resultados iniciales muy prometedores en cuanto a la resistencia a la fragilidad por hidrógeno, así como una muy buena compatibilidad química con aceros para crear bimetales.
En segundo lugar, los expertos mostraron la compatibilidad de la hibridación, así como las interfases obtenidas por medio de diferentes tecnologías. Las tres tecnologías de unión ensayadas a lo largo del proyecto proporcionan una interfase continua entre los materiales hibridados. La primera tecnología desarrollada es Near Solidus Forming (NSF), un proceso asimilable a una coextrusión de materiales a alta temperatura.
La segunda tecnología fueron los procesos de fundición planteados como unión mecánica o química entre los aceros base y las HEA, que son viables técnicamente según los expertos, aunque se considera que otras alternativas como la fundición centrifugada podrían tener ventajas adicionales. La tercera alternativa alcanzada fue específicamente para el caso de difusión en estado sólido, en el que encontraron que las uniones realizadas entre los aceros y la aleación de alta entropía tipo Cantor libre de Al son las más adecuadas por presentar una unión libre de fases indeseadas que pudieran fragilizar el sistema.
Por último, expusieron que las aleaciones de alta entropía de base níquel y tipo Cantor no presentan permeación de hidrógeno en contacto con medio acuoso y una baja absorción en contacto con gas presurizado. La absorción de gas está afectada por la temperatura y la presión. Además, las aleaciones de alta entropía de base níquel y tipo Cantor no tienen desorción completa del hidrógeno absorbido a temperatura moderada, según los expertos.