La Universidad de Cádiz, a través del investigador Ramón y Cajal, Luc Lajaunie, perteneciente al área de Química Inorgánica, participa en un proyecto de investigación centrado en el desarrollo experimental de nuevas soluciones técnicas para la realización de aceros inoxidables que mejoren el almacenamiento y uso de hidrógeno. Su finalidad es poder contar con un acero inoxidable que asegure una resistencia avanzada frente a los fenómenos de fragilización inducidos en este tipo de atmósferas, garantizando su seguridad y  durabilidad, y moderando los costes en cuanto a la necesidad de material y técnicas de fabricación asociadas.

Esta iniciativa, que además usará nuevas técnicas de caracterización y modelos computacionales de simulación, tiene unos objetivos “muy novedosos, ya que en la actualidad apenas se conoce el comportamiento mecánico de los aceros inoxidables comerciales bajo presión de hidrógeno, especialmente en presencia de defectos que pudieran generarse durante la fabricación de los depósitos de almacenamiento y, muy concretamente, en el caso de sus uniones soldadas”. De igual forma, se debe indicar “su relevancia ante la futura economía basada en el hidrógeno”. “La competitividad de los aceros inoxidables dependerá en gran medida de otros aspectos claves como la resistencia mecánica y el coste. El desarrollo interdisciplinar que se realizará en este proyecto permitirá definir los aspectos fundamentales para conseguir calidades de aceros inoxidables más resistentes para prestar servicios bajo presión de hidrógeno”, como explican los investigadores de la UCA.

José Calvino y Luc Lajaunie, investigadores de la Universidad de Cádiz participantes en este proyecto.

Este trabajo, coordinado por Acerinox Europa, cuenta con la participación de la Universidad de Cádiz, así como con la cooperación del centro de investigación Tecnalia y la Universidad de Oviedo.

Para entender mejor la importancia de este proyecto, denominado ‘H2EPA: Hidrógeno: Envases a Presión en Acero Inoxidable’, es necesario explicar que “el hidrógeno está llamado a ser un vector energético clave para alcanzar la neutralidad climática a través de la descarbonización de la economía global”. Sin embargo, su progreso impone una serie de retos industriales y de infraestructuras que alcanzan hasta a los propios materiales que les darán servicio, como es el caso de los aceros inoxidables. A esto hay que sumar que “es conocido que el hidrógeno puede disolverse y difundir en la mayoría de los metales, degradando sus propiedades mecánicas y su resistencia a la corrosión. Este fenómeno, conocido como fragilización por hidrógeno (HE), ha sido objeto de numerosas investigaciones que han tratado de explicar los mecanismos subyacentes, sin embargo, sigue siendo objeto de debate y uno de los grandes problemas no resueltos en el campo de la metalurgia física”. En el caso de los aceros inoxidables, se estima que los austeníticos son compatibles con el hidrógeno, aunque esta compatibilidad depende en gran medida de la estabilidad de la austenita, mientras que el resto sufre fragilización en mayor o menor medida.

Por ello, es esencial una comprensión integral de la interacción entre el hidrógeno y el acero, por lo que “se requiere del uso de métodos de caracterización que proporcionen acceso a la estructura y la química local con resoluciones espaciales y espectrales definitivas”. Así, la Microscopía Electrónica de Transmisión será esencial en este trabajo, ya que esta ‘microscopía avanzada’ proporciona acceso a la información estructural, química y física con una resolución espacial inmejorable. De esta forma, estos estudios se llevan a cabo utilizando el microscopio electrónico TEM Titán Themis de la Universidad de Cádiz, un microscopio de última generación, un Equipo Singular, que forma parte de la infraestructura Integrada de Microscopía Electrónica de Materiales de Microscopia Electrónica (ICTS Elecmi).

Este proyecto de I+D+i ‘Hidrógeno: Envases a Presión en Acero Inoxidable’ (CPP2021-008986), está financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación y los fondos europeos Next Generation EU, a través del Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia de España.

Los objetivos de este proyecto se enfocan en uno de los cuatro ejes transversales del Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia, que es la transición ecológica. En este sentido, destaca la importancia de una producción limpia de hidrógeno como una solución neutra en carbono y respetuosa con el medio ambiente, en lugar de combustibles fósiles. Para ello, será necesario aumentar las capacidades de producción europeas de hidrógeno, y más en concreto, será necesario desarrollar y combinar diferentes métodos de producción, transporte y almacenamiento, y aplicaciones para los usuarios finales (electricidad, calefacción, vehículos eléctricos, etc.). Para el incremento de estas industrias e infraestructuras se necesitarán un gran número de materiales, donde destaca especialmente el uso de acero inoxidable.