El hidrógeno se promociona como clave para reducir emisiones, pero un estudio revela un serio problema con turbinas ya instaladas. Publicado en Nature Materials, el trabajo analiza una superaleación de níquel, la IN718, usada por su resistencia a esfuerzos mecánicos y altas temperaturas en motores modernos. Sin embargo, la molécula de hidrógeno es tan pequeña que infiltrándose en defectos microscópicos del metal, lo debilita lentamente desde adentro.

Aunque el fenómeno de fragilización por hidrógeno se conoce en tuberías y tanques, los investigadores querían saber qué ocurre con mucho calor. Para comprobarlo, sometieron muestras a presión bajo hidrógeno mientras elevaban la temperatura hasta 600 grados Celsius, midiendo su resistencia mecánica.

Los resultados mostraron que el daño podía duplicarse comparado con lo observado a temperatura ambiente en laboratorio. A unos 400 grados, la ductilidad del material —su capacidad para deformarse antes de romperse— cayó hasta un 30 por ciento aproximadamente. Además, el mecanismo de daño cambiaba según la temperatura, algo crucial porque las turbinas atraviesan zonas térmicas diferentes durante largos periodos operativos.

A nivel microscópico, a ambiente los átomos de hidrógeno tienden a quedar atrapados en defectos e interfaces del metal, donde favorecen pequeñas fracturas internas localizadas. En cambio, cuando aumenta la temperatura, esos átomos se mueven con mayor facilidad y alcanzan estructuras llamadas carburos, que ayudan a reforzar la aleación internamente. Este desplazamiento altera el comportamiento de los materiales en condiciones extremas.

El hallazgo es crítico para la industria energética, ya que las turbinas de gas actuales operan en entornos hostiles donde el calor y el hidrógeno interactúan constantemente. Si no se comprenden estos efectos térmicos, componentes clave podrían fallar prematuramente, poniendo en riesgo la eficiencia del sistema.

Los datos indican que la resistencia mecánica no es constante bajo estas condiciones combinadas. La aleación IN718, aunque robusta, muestra vulnerabilidades específicas cuando el hidrógeno interactúa con las microestructuras a altas temperaturas. Esto obliga a repensar los protocolos de mantenimiento y diseño en plantas que utilizan combustibles alternativos.

En resumen, la interacción entre calor e hidrógeno acelera el deterioro de materiales vitales para la transición energética. Sin ajustes técnicos precisos, el potencial del hidrógeno podría verse limitado por fallos estructurales inesperados en infraestructuras existentes.

Cambiar hacia una economía basada en hidrógeno no consiste simplemente en sustituir un combustible: también exige reconstruir parte importante de la tecnología.

Allí, el hidrógeno interactúa con el carbono y puede formar metano, un gas que queda atrapado dentro del material y genera una fuerte presión local. Esa presión debilita las uniones internas y facilita que aparezcan grietas, justamente en componentes que deben soportar fuerzas enormes y condiciones extremas de operación.

Esto representa un problema para planes que buscan adaptar turbinas existentes para quemar hidrógeno en lugar de combustibles fósiles sin reemplazar completamente su infraestructura. No significa que las turbinas de hidrógeno sean imposibles, sino que muchos materiales actuales probablemente no sean adecuados para trabajar durante años bajo esas condiciones.

También existe una dificultad adicional: algunas aleaciones que resisten mejor la fragilización por hidrógeno son demasiado blandas para soportar las exigencias mecánicas de una turbina. Por eso los investigadores creen que será necesario diseñar nuevas aleaciones capaces de combinar resistencia mecánica, estabilidad térmica y tolerancia al hidrógeno durante largos periodos operativos.

Otros equipos ya experimentan con mezclas metálicas diferentes para tuberías y almacenamiento, logrando materiales considerablemente más resistentes frente a los efectos dañinos del hidrógeno. Pero las partes calientes y giratorias de una turbina plantean un desafío mucho mayor, porque trabajan simultáneamente con altas temperaturas, presión y enormes fuerzas mecánicas.

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