里程碑！台湾成功研发“不氢钢”

　　氢能是新能源主要发展方向之一，但如何避免氢气在储藏时攻击储能罐，就成急需解决的难题。这次，台湾一所大学成功研发可抵抗氢气穿隧攻击的不锈钢材料，若该材料能进入正式运用，将成为氢能发展的重要里程碑。

　　市面上氢气多数以水电解和其它化学制备而成，其污染程度要低于石化燃料，但仍有易爆炸、压缩率低和储藏性差等挑战需要克服。目前氢气的主要储能罐材料有金属、玻璃纤维和碳纤维，但这些材料各有优缺点。

　　金属储能罐，易受活性高、粒子小的氢气侵蚀，并产生氢穿隧作用。该现象会置换金属原子，导致整个金属储能罐在运作过程中出现脆裂现象“氢脆”。此现象不利于氢气储藏，且容易引发安全性问题。

　　玻璃纤维储能罐，内含大量直径25到500微米的玻璃微球。这些玻璃微球能有效锁住氢气并防止氢穿隧现象。不过，缺点是难以制造大量高强度的空心微球，且此储能罐还具有硬度低、不耐冲击的特性。另外，这些拥有倒勾的微小玻璃球若进入人体肺部，不仅无法正常排出，还有致癌的风险。

　　碳纤维储能罐，是利用物理吸附理论来储氢，可以将大量的氢气吸附在碳奈米纤维表面上，但氢气却容易与碳反应和逃逸，导致储存的氢气大量损失。上述问题使氢气储藏面临挑战，也让外界对氢能发展存有疑虑。

　　这次，台湾成功大学材料科学与工程学系特聘教授洪飞义带领几名研究生，成功研发一款能抵抗抗氢气穿隧的“416B不锈钢”材料，同时还研发出用于焊接416B不锈钢的材料“420L不锈钢”。

　　目前该团队正在申请专利，多家材料相关企业与新闻媒体已相继报道，成功大学也曾于2月发表新闻。

　　研究中，他们发现军工领域使用的416不锈钢，具备与309、316不锈钢相同的抗酸碱腐蚀、不生锈特性，且强度和硬度更佳。因此，他们选择对416不锈钢进行改良，过程中在416不锈钢里面添加微量的钽（Ta）、钼（Mo）金属，再对材料进行热处理变成具韧针状组织（交错纠结晶体）结构的416B不锈钢。

　　该团队对416B不锈钢进行耐氢穿隧测试。他们先将其做成类似“哑铃”的形状，置于水进行电解，让氢气侵蚀材料的中间区域，随后让材料至于拉伸疲劳测验机上进行氢脆试验，以此检验耐氢性质。测试原理为，若材料出现“氢脆”，就容易在短时间的拉伸过程中出现金属疲劳与断裂。

　　结果显示，416B不锈钢抗氢气穿隧能力，是其它业级不锈钢的2倍以上，强度和硬度都优于传统不锈钢。另外，他们透过电子显微镜观看416B不锈钢，发现416B不锈钢存在大量交错纠结晶体，使其能够抵抗氢气长时间的攻击和置换问题。

　　此外，由于氢气储存的阀门和管线处需要焊接，而经过焊接的地方特别容易遭受到氢气的攻击。为此，团队把原本普通焊接材料“420不锈钢”进行完整的除氢工作，变成有效抵御氢气侵蚀的“420L不锈钢”。

　　这次的实验成果，让该团队认为416B不锈钢、420L不锈钢材料，有望应用于氢能源汽车及氢气燃料输送管线，防止储存槽、管线及车辆因“氢脆”问题，导致氢气外泄或引发爆炸等安全问题。

　　洪飞义教授表示，“416B不锈钢的特性，使它未来能够应用在储存氢气相关的设备，如耐氢阀门、扣件和管件，且也能用于氢能源汽车上。”