استفاده سریع از وسایل نقلیه هیدروژنی-جستجو برای مواد سبک وزن و بادوام برای مخازن ذخیره فشار بالا- را تشدید کرده است. مخازن کامپوزیت نوع III و نوع IV در فشارهای بیش از 700 بار کار می کنند، جایی که آسترهای فلزی یا باس ها باید هم در برابر استرس مکانیکی و هم در معرض مستقیم هیدروژن مقاومت کنند. آلیاژهای تیتانیوم مانند Ti-6Al-4V ترکیبی ایدهآل از چگالی کم و استحکام بالا را ارائه میدهند و آنها را کاندیدای جذابی برای این کاربرد سخت میکند. با این حال، یک محدودیت حیاتی وجود دارد: هیدروژن اتمی میتواند در ساختار فلز نفوذ کند و باعث شکنندگی هیدروژن شود، پدیدهای که اساساً نحوه رفتار تیتانیوم را در چرخههای مکرر فشار تغییر میدهد. درک این مکانیسم تخریب برای طراحی ایمن کشتی ضروری است.
مهمترین پیامد مهندسی تردی هیدروژن در عملکرد خستگی ظاهر می شود. آلیاژهای تیتانیوم شارژ شده هیدروژن{1} در مقایسه با محیط های هوایی، تخریب قابل اندازه گیری را در تمام پارامترهای خستگی نشان می دهند. آستانه رشد ترک خستگی به طور قابل توجهی کاهش می یابد، به این معنی که نقص های کوچکتر می توانند تحت بارگذاری چرخه ای منتشر شوند. هنگامی که ترک ها شروع می شوند، سرعت رشد ترک در شرایط هیدروژن تسریع می شود که منجر به عمر خستگی کلی کوتاه تر می شود. تجزیه و تحلیل فراکتوگرافی یک تغییر واضح در حالت شکست را نشان میدهد: ترکهای موجود در هوا مسیرهای فراگرانولار را از طریق کلنیهای آلفا دنبال میکنند، در حالی که نمونههای هیدروژن{5}}در معرض ترکخوردگی بین دانهای در امتداد مرزهای دانه بتا قبلی و واسطهای آلفا{6}}بتا از خود نشان میدهند. این تغییر حالت شکست توضیح میدهد که چرا هیدروژن در دامنههای کرنش بالاتر و تعداد چرخههای طولانیتر اثر مخربتری دارد.
علیرغم این چالشها، آلیاژهای تیتانیوم در صورت مدیریت صحیح برای خدمات هیدروژنی زنده میمانند. Ti{3}}6Al{4}}4V با ریزساختار آلفا-بتا، مقاومت در برابر شکنندگی بهتری نسبت به ساختارهای درشت یا بتا{10}غنی دارد. درمانهای سطحی مانند آنودایز کردن یا اکسیداسیون حرارتی، لایههای دیاکسید تیتانیوم ضخیمتری ایجاد میکنند که نرخ ورود هیدروژن را کاهش میدهد. برای مخازن نوع IV که در آن باس های تیتانیوم با آسترهای پلیمری ارتباط دارند، طراحی دقیق هندسه آب بندی از غلظت هیدروژن در نقاط تنش بحرانی جلوگیری می کند. اجزای جوش داده شده نیاز به توجه خاصی دارند، زیرا مناطق متاثر از گرما بیشتر مستعد تشکیل هیدرید هستند. بازپخت خلاء پس از جوش، هیدروژن محلول را حذف می کند و چقرمگی شکست را بازیابی می کند و عمر مفید را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد.
زیرساخت های رو به رشد هیدروژن تقاضای فزاینده ای را بر روی استانداردهای صلاحیت مواد ایجاد می کند. روشهای آزمایشی از جمله آزمایش سرعت کرنش آهسته و ارزیابی رشد ترک خستگی در گاز هیدروژن با فشار بالا، دادههای مورد نیاز برای صدور گواهینامه کشتی را فراهم میکنند. آلیاژهای تیتانیوم را نباید به طور کامل برای سرویس گاز هیدروژن نادیده گرفت، اما نمی توان آنها را به عنوان جایگزینی برای فولاد یا آلومینیوم در نظر گرفت. آلیاژهای تیتانیوم وقتی برای ریزساختار صحیح انتخاب میشوند، توسط موانع سطح محافظت میشوند و با در نظر گرفتن آستانههای خستگی خاص هیدروژن{5}} طراحی میشوند، آلیاژهای تیتانیوم سیستمهای ذخیرهسازی هیدروژن سبکتر و فشردهتری را امکانپذیر میکنند که کل اقتصاد هیدروژن را پیش میبرد.
