Långt innan David Hasselhoff skvalpade sig på stränderna i "Baywatch", spelade han i tv-programmet "Knight Rider", en actionhit med en superbil vid namn KITT. Den flashiga bilen var så cool och så kraftfull (Vilken tonårsman med självrespekt ville inte sitta bakom ratten?) att vår krulhåriga hjälte lätt jagade skurkar över hela stan på häpnadsväckande 300 miles (483 kilometer) per timme. Fan, bilen pratade till och med som en omtänksam farfar.
Vad gav KITT dess fantastiska kraft? Bilen var utrustad med en vätgasdriven motor som gjorde det möjligt för Michael Knight (Hasselhoff) att lura de mest äckliga tv-skurkarna från det tidiga 80-talet.
Mer än ett decennium efter att den ursprungliga serien kraschade och brändes i betyg började politiker, journalister och andra utropa väte som framtidens energi, ett alternativ till fossila bränslen som kol. De sa att väte var det magiska elixiret som skulle driva på alla våra transport- och elbehov. När allt kommer omkring var väte rikligt och brändes rent, vilket teoretiskt skulle bidra till att minska utsläppen av växthusgaser. Faktum är att 2003 tillkännagav ingen mindre än USA:s president George W. Bush, som tjänade sin förmögenhet på oljebranschen, att han öronmärkte 1,2 miljarder dollar i ett försök att göra väte till amerikanernas favoritbränsle [källa:CNN].
Vem kunde klandra honom? Väte är en underbar källa till bränsle. Heck, det driver solen. Inte nog med det, vi kan aldrig få slut på väte. Det finns i vår luft och i vårt vatten. Väte är det mest rikliga grundämnet i universum (även om det inte finns på jorden).
Men innan du investerar i ett vätgasdrivet fordon, tänk på detta:Rost sover aldrig, och inte heller väte. Elementet gör metall sprött, minskar dess styrka och kan försvaga en bil som en termit genom trä [källa:Science Daily]. Japp, inte bra.
Låt oss resa tillbaka i tiden till år 1520. I Schweiz har en alkemist vid namn Philippus Aureolus Paracelsus lagt en bit järn i en lösning av svavelsyra. Syran börjar bubbla i "en luft som bryter fram som vinden." Även om Paracelsus inte visste det då, visade sig den där bubbelbildande vinden vara väte. Grundämnet nummer 1 namngavs officiellt i slutet av 1700-talet av Antoine-Laurent Lavoisier, en fransk aristokrat som sysslade med vetenskap och så småningom tappade huvudet under den franska revolutionen [källor:ASME, Chemical Heritage].
Forskare och uppfinnare fann snart att Lavoisiers väte var det lättaste grundämnet i universum. Även om det kan visa sig vara underbart för att fylla upp ballonger, var det inte så fantastiskt när det kom till interaktioner mellan väte och metall. Faktum är att väteatomer har den otroliga förmågan att sippra igenom olika metaller, göra dem spröda, så småningom spricka, spricka och bryta dem [källa:Science Daily].
Även om forskare har studerat fenomenen sedan 1875, förstår de inte helt problemets fysik. Vad de vet är att väteatomer lätt diffunderar, eller sprids, genom metaller, särskilt vid höga temperaturer. Atomerna rekombinerar med varandra för att bilda vätemolekyler. Dessa molekyler hittar ett hem i metallens mikroskopiska skrymslen och vrår, vilket skapar ett enormt tryck. Det trycket minskar metallens draghållfasthet. Spricka! Metallen går sönder [källa:McGill University].
Forskare kan inte förutsäga var väteförsprödning kommer att inträffa. Allt de vet är att den lilla väteatomen älskar att tränga igenom och sluka de flesta höghållfasta legeringar, inklusive stål och de som är nickelbaserade. De kan till och med se det hända under datorsimuleringar [källa:McGill University]. Svårighetsgraden av sprödhet varierar med typen av legering och med temperaturen [källa:Gray].
Försprödning av väte har blivit förbannelsen av sådant som hangarfartyg, slagskepp, flygplan, rymdskepp och kärnreaktorer. Ibland har konsekvenserna varit dödliga. 1985 dog en soldat i Storbritannien när bultarna på en amerikansktillverkad 155 mm haubits självgående pistol misslyckades. Bultarna höll ner grenröret som höjde och sänkte pistolen. Bultarna gick av och fastnade soldaten under grenröret. Utredarna skyllde på väteförsprödning. Gasen gjorde bultarna så ömtåliga att de inte kunde motstå de kraftiga skakningar som skjutpistolen orsakade. 1984 gick bultarna (även för pistolfästena) på en M1 Abrams-stridsvagn också av [källa:Anderson].
Forskare arbetar febrilt med att försöka förutsäga hur, när och var väteförsprödning kommer att ske. Bland annat bilindustrin är oroad över det. Som du säkert vet får vätgasdrivna fordon sin energi från en enhet som kallas bränslecell . Bränsleceller tillåter väte att kombineras med syre för att producera värme och elektricitet. De enda biprodukterna är värme och vatten [källa:National Renewable Energy Laboratory].
Väteatomer kan borra in i metall under tillverkningsprocessen, till exempel när arbetare förkromar bildelar, svetsar samman delar eller när metall fräss eller pressas. Väteinfiltration kan också inträffa när bilen körs på vägen. Atomerna mättar metall, sipprar in i bränsletankar och andra komponenter. Som ett resultat kan bildelar som bränsletankar, bränsleceller och kullager misslyckas utan förvarning. Resultatet? Dyra reparationsräkningar - och ännu värre [källa:Science Daily].
Skräp inte vätgasbilidén ännu. Forskare i Tyskland har studerat hur väteatomer rör sig genom metall. Genom att spåra atomernas väg hoppas de kunna utveckla sprödhetsbeständiga material som kan användas i vätgasbilar. Forskare undersöker också sätt att stoppa försprödningsprocessen genom att ständigt värma upp väteatomerna som alltid är i rörelse [källa:Science Daily].
Genom att bättre förstå hur väteatomer gör sin destruktiva verksamhet, är forskare och ingenjörer övertygade om att de kommer att kunna göra ombord bränsletankar och andra delar som inte försämras över tiden [källa:Azom.com]. Innan du vet ordet av kommer vi alla att köra vätgasbilar.
Tills jag började forska i den här artikeln hade jag ingen aning om att väte, det vanligaste grundämnet i universum, var så destruktivt. Åh visst, jag visste grunderna till varför min älskade Ford Ranger från 1993 började rosta - syre kombinerat med järn för att bilda järnoxid, och innan jag visste ordet av skrapade jag och grundade och målade. Jag antar att jag inte borde ha blivit förvånad över att veta att väte äter lika lätt på metall. Försprödning av väte är en allvarlig fråga, särskilt när väte är en nyckelkomponent för att lösa våra bränslebehov och hjälpa planeten. Förhoppningsvis kommer forskare att kunna ta reda på en kostnadseffektiv lösning på problemet.
