Wasserstoff spielt in der Werkstofftechnik eine doppelte Rolle: als technisch hochrelevanter Energieträger und als kritischer Einflussfaktor auf die Integrität von Werkstoffen. Aufgrund seines geringen Atomradius diffundiert Wasserstoff ausgesprochen schnell in Metalle und besetzt sowohl Gitterzwischenräume (interstitielle Lösung) als auch energetisch bevorzugte Fallenstellen wie Versetzungen, Korngrenzen oder Ausscheidungen.

Die Wasserstoffaufnahme erfolgt während der Herstellung, Verarbeitung oder Nutzung, etwa durch Hochtemperaturprozesse, Korrosion, elektrochemische Beschichtungen oder kathodischen Korrosionsschutz. Die resultierende Wasserstoffverteilung wird von Temperatur, Spannungszustand, Mikrostruktur und der Dichte an Fallenstellen bestimmt.

Technologisch besonders relevant sind Wasserstoffeffekte wie wasserstoffinduzierte Rissbildung und Wasserstoffversprödung. Mechanismen umfassen u.a. HELP (Hydrogen Enhanced Localized Plasticity), HEDE (Hydrogen Enhanced Decohesion) und hydrideinduzierte Sprödbrüche. Diese führen zu Absenkung von Duktilität, Risszähigkeit und Ermüdungsfestigkeit, insbesondere bei hochfesten Stählen, Nickelbasislegierungen und Titanwerkstoffen.

Mit dem Ausbau der grünen Wasserstoffproduktion und der wasserstoffbasierten Energiewirtschaft gewinnen die Themen Wasserstoffbeladung, zulässige Wasserstoffladung und sichere Wasserstoffverarbeitung an Bedeutung. Experimentelle Methoden wie Permeationsmessungen, Thermodesorptionsspektroskopie und in-situ-Mechaniktests sowie multiskalige Simulationen sind essentiell, um kritische Grenzkonzentrationen und geeignete Legierungs- und Wärmebehandlungskonzepte zur Minimierung von Wasserstoffschäden zu definieren.