
氫能雖然是潔淨能源,但在發展過程中安全性這個重要瓶頸很難克服,成功大學材料系特聘教授洪飛義領軍的團隊,研發出可以抗氫穿隧攻擊的不氫脆不鏽鋼416B,簡稱「不氫鋼」,同時也找到可銲接的材料420L,目前已在申請專利中,未來如果能被產業運用,將是氫能發展重要里程碑。
洪飛義表示,以水電解為氫及氧做為能源,沒有石化原料造成的汙染與排碳,被視為未來世界最潔淨的能源,但目前發展仍有許多問題待克服,其中「氫脆」可能引發重大的安全問題,全球仍沒有完全解決的辦法。他指出,氫原子是極細的原子,可以穿隧任何材料,當被材料包覆時,氫與材料會產生氫化而脆裂,稱為「氫脆」,一旦儲槽或管線因氫脆而有裂縫,氫氣就會外洩,造成爆炸意外,過去全球各地都曾有類似意外發生,讓人對氫能發展存有疑慮。
洪飛義指出,各種不鏽鋼材中,過去認為309及316不鏽鋼具有優異耐腐蝕能力,被廣泛應用在酸鹼與熱環境,也被氫能產業運用,但不僅不能抵抗「氫脆」,因為強度及耐磨性都不佳,如果運用在氫能車上,一旦遭遇車禍,難以抵抗強力的撞擊,而且使用到一定的程度,產生「氫脆」後,氫氣可能外洩爆炸。
研究過程中,洪飛發現用於軍工產業的416不鏽鋼,比起309與316,不僅同樣能耐酸鹼腐蝕、不生鏽,而且強度與硬度更佳,且具有良好磁性可以串連電動形成不氫電磁鋼,經過熱處理後,將原來的等軸晶變成強韌的針棒狀組織,也就是416B,可抵抗氫的穿隧,「幾乎可完美應用在氫能發展上」,可以用來儲氫,或做各式的耐氫閥件、扣件。而氫能設備的管線銲接點更容易被氫攻擊,團隊長期與銲條公司合作,在研發不氫鋼過程中,也找到銲接材料420,只要將其去氫,成為420L,就可以避開氫攻擊。
為了驗證不氫鋼的耐氫性能,研究團隊還建立全國少數可以評估金屬「氫脆」的實驗室,讓氫攻擊不鏽鋼材料特定區域,稱為集氫處理,時間累計可達數月之久,之後再進行「氫脆」調查。經過測試,不氫鋼耐氫穿隧的效果是其他工業級不鏽鋼的一倍以上,且強度與硬度都高於傳統不鏽鋼,運用在氫能車上,不怕碰撞,不擔心「氫脆」;運用在氫氣燃料輸送管路,也能提高輸送效能與安全性。【記者 鄭昱庭整理報導】