การนำยานพาหนะที่ใช้พลังงานไฮโดรเจนมาใช้อย่างรวดเร็ว-ได้เพิ่มการค้นหาวัสดุน้ำหนักเบาและทนทานสำหรับถังเก็บแรงดันสูง- ภาชนะผสมประเภท III และประเภท IV ทำงานที่ความดันเกิน 700 บาร์ โดยที่ไลเนอร์หรือบอสที่เป็นโลหะจะต้องต้านทานทั้งแรงเค้นเชิงกลและการสัมผัสกับไฮโดรเจนโดยตรง โลหะผสมไทเทเนียม เช่น Ti-6Al-4V นำเสนอส่วนผสมที่ลงตัวระหว่างความหนาแน่นต่ำและความแข็งแรงสูง ทำให้เป็นตัวเลือกที่น่าสนใจสำหรับการใช้งานที่มีความต้องการสูงนี้ อย่างไรก็ตาม ยังมีข้อจำกัดที่สำคัญอยู่ นั่นคืออะตอมไฮโดรเจนสามารถแทรกซึมเข้าไปในโครงสร้างโลหะและทำให้เกิดการเปราะของไฮโดรเจน ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เปลี่ยนแปลงพฤติกรรมของไทเทเนียมโดยพื้นฐานภายใต้วงจรแรงดันซ้ำๆ การทำความเข้าใจกลไกการย่อยสลายนี้ถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการออกแบบภาชนะที่ปลอดภัย
ผลทางวิศวกรรมที่สำคัญที่สุดของการเปราะของไฮโดรเจนปรากฏที่ประสิทธิภาพความล้า โลหะผสมไทเทเนียมที่มีประจุไฮโดรเจน-แสดงการย่อยสลายที่วัดได้ตลอดพารามิเตอร์ความล้าทั้งหมดเมื่อเปรียบเทียบกับสภาพแวดล้อมในอากาศ เกณฑ์การเติบโตของรอยแตกเมื่อยล้าลดลงอย่างมาก ซึ่งหมายความว่าข้อบกพร่องเล็กๆ น้อยๆ สามารถแพร่กระจายได้ภายใต้การโหลดแบบวน เมื่อรอยแตกร้าวเกิดขึ้น อัตราการเติบโตของรอยแตกร้าวจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในสภาวะไฮโดรเจน ส่งผลให้อายุความล้าโดยรวมสั้นลง การวิเคราะห์แฟรกโตกราฟีเผยให้เห็นการเปลี่ยนแปลงที่ชัดเจนในโหมดความล้มเหลว: รอยแตกในอากาศตามเส้นทางข้ามแกรนูลผ่านโคโลนีอัลฟา ในขณะที่ตัวอย่างที่เปิดเผยไฮโดรเจน-จะแสดงการแตกร้าวตามขอบเกรนตามขอบเขตเกรนบีตาก่อนหน้าและส่วนต่อประสานอัลฟ่า- การเปลี่ยนโหมดการแตกหักนี้อธิบายว่าทำไมไฮโดรเจนจึงส่งผลเสียมากกว่าที่แอมพลิจูดของความเครียดที่สูงขึ้นและจำนวนรอบที่นานขึ้น
แม้จะมีความท้าทายเหล่านี้ แต่โลหะผสมไทเทเนียมก็ยังคงสามารถให้บริการไฮโดรเจนได้เมื่อมีการจัดการอย่างเหมาะสม Ti-6Al-4V พร้อมโครงสร้างจุลภาคอัลฟ่า-แบบละเอียดมีความต้านทานการเปราะได้ดีกว่าโครงสร้างแบบหยาบหรือแบบเบต้า- การรักษาพื้นผิว เช่น อโนไดซ์หรือออกซิเดชันด้วยความร้อนจะสร้างชั้นไทเทเนียมไดออกไซด์ที่หนาขึ้นซึ่งจะช่วยลดอัตราการซึมผ่านของไฮโดรเจน สำหรับภาชนะประเภท IV ที่หัวไทเทเนียมเชื่อมต่อกับไลเนอร์โพลีเมอร์ การออกแบบอย่างระมัดระวังของรูปทรงการปิดผนึกจะช่วยป้องกันความเข้มข้นของไฮโดรเจนที่จุดความเค้นวิกฤติ ส่วนประกอบที่เชื่อมจำเป็นต้องได้รับการดูแลเป็นพิเศษ เนื่องจากโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนจะไวต่อการเกิดไฮไดรด์มากกว่า การหลอมด้วยสุญญากาศหลังการเชื่อมจะขจัดไฮโดรเจนที่ละลายอยู่และคืนความเหนียวในการแตกหัก ซึ่งจะช่วยยืดอายุการใช้งานได้อย่างมาก
โครงสร้างพื้นฐานไฮโดรเจนที่กำลังเติบโตส่งผลให้มีความต้องการมาตรฐานคุณสมบัติวัสดุเพิ่มมากขึ้น วิธีทดสอบ รวมถึงการทดสอบอัตราความเครียดที่ช้าและการประเมินการเจริญเติบโตของรอยแตกร้าวจากความล้าในก๊าซไฮโดรเจนแรงดันสูง- ให้ข้อมูลที่จำเป็นสำหรับการรับรองเรือที่ปลอดภัย โลหะผสมไทเทเนียมไม่ควรละทิ้งทันทีสำหรับบริการก๊าซไฮโดรเจน แต่ก็ไม่สามารถถือเป็นการหยด-เพื่อทดแทนเหล็กหรืออลูมิเนียมได้ เมื่อเลือกสำหรับโครงสร้างจุลภาคที่ถูกต้อง ป้องกันโดยสิ่งกีดขวางบนพื้นผิว และออกแบบโดยคำนึงถึงเกณฑ์ความเหนื่อยล้าจำเพาะของไฮโดรเจน- โลหะผสมไททาเนียมช่วยให้ระบบกักเก็บไฮโดรเจนที่เบาและกะทัดรัดยิ่งขึ้น ซึ่งพัฒนาเศรษฐกิจไฮโดรเจนทั้งหมด
