Nghiên cứu mới: Nhiệt độ cao làm tăng nguy cơ giòn hydrogen trong hợp kim niken, thách thức an toàn cho tuabin khí

Ngày: 31 tháng 7, 2026, Annie Nguyễn

Một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Nature Materials đã phát hiện ra rằng thiệt hại do hydrogen gây ra trong các siêu hợp kim niken có thể nghiêm trọng hơn ở nhiệt độ cao so với điều kiện môi trường. Phát hiện này có ý nghĩa quan trọng vì siêu hợp kim niken được sử dụng rộng rãi trong các bộ phận quan trọng về an toàn, hoạt động ở nhiệt độ cao, bao gồm tuabin khí và hệ thống hàng không.

Nghiên cứu do nhóm tác giả Shuai Kong, Xizhen Dong, Zheng Zhong, Jie Hou, Yubo Zhao, Baptiste Gault, Shaolou Wei, Aparna Saksena, Kai-Shang Li, Binhan Sun, Xian-Cheng Zhang, Dierk Raabe và Shan-Tung Tu thực hiện. Các nhà nghiên cứu đến từ Viện Max Planck về Vật liệu Bền vững, Đại học Công nghệ Hoa Đông, Đại học Hồ Nam, Đại học Rouen, CNRS và INSA Rouen Normandie.

Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm các hợp kim niken thường được sử dụng trong tuabin khí chu trình hỗn hợp ở nhiệt độ từ 400°C đến 1.000°C. Kết quả cho thấy việc tiếp xúc với hydrogen ở nhiệt độ cao có thể kích hoạt các cơ chế mà hiểu biết thông thường về giòn hydrogen ở nhiệt độ môi trường chưa thể mô tả đầy đủ.

Đặc biệt, hydrogen được phát hiện có khả năng đẩy nhanh quá trình phân hủy carbide và phản ứng với carbon để tạo thành methane áp suất cao tại các bề mặt tiếp giáp carbide - nền kim loại. Điều này làm suy yếu vật liệu và tạo ra các con đường hư hỏng mới.

Đối với việc triển khai hydrogen, đây là một phát hiện quan trọng về an toàn và vật liệu. Nhiều quốc gia đang xem xét các tuabin khí sẵn sàng sử dụng hydrogen như một phần của hệ thống năng lượng carbon thấp. Tuy nhiên, việc thay thế khí hóa thạch bằng hydrogen không chỉ là vấn đề chuyển đổi nhiên liệu mà còn là vấn đề về hiệu suất vật liệu, tuổi thọ linh kiện, điều kiện vận hành tuabin và biên độ an toàn khi tiếp xúc thực tế với hydrogen.

Các nhà nghiên cứu đề xuất rằng thách thức về giòn có thể được giải quyết bằng cách chuyển khỏi các cơ chế gia cường dựa trên carbide trong các hợp kim hiệu suất cao và tối ưu hóa khả năng chống lại thiệt hại do hydrogen của hợp kim. Hydrogen có thể đóng vai trò trong việc khử carbon các hệ thống năng lượng nhiệt độ cao, nhưng các vật liệu quan trọng về an toàn phải được xác nhận dưới các điều kiện mà chúng sẽ thực sự vận hành.