全球知名车商持续投入开发氢能车,但发展过程安全性是重要瓶颈,很难克服,成大材料系特聘教授洪飞义团队,研发可抗氢穿隧攻击的不氢脆不锈钢416B,简称「不氢钢」,同时找到可銲接的材料420L,目前申请专利中,未来如能被产业运用,将是氢能发展重要里程碑。

洪飞义指出,以水电解为氢及氧做为能源,没有石化原料造成的污染与排碳,被视为未来世界最洁净能源,但目前发展仍有许多问题待克服,其中「氢脆」可能引发重大的安全问题,全球仍没有完全解决的办法。

成大材料系特聘教授洪飞义团队建立全国少数可以评估金属氢脆的实验室,让氢攻击材料特定区域,称为集氢处理。(成大提供/曹婷婷台南传真)
成大材料系特聘教授洪飞义团队建立全国少数可以评估金属氢脆的实验室,让氢攻击材料特定区域,称为集氢处理。(成大提供/曹婷婷台南传真)

他说,氢原子是极细的原子,可以穿隧任何材料,当被材料包覆时,氢与材料会产生氢化而脆裂,称为氢脆,一旦储槽或管线因氢脆而有裂缝,氢气就会外泄酿爆炸,过去全球各地都曾有类似意外发生,让人对氢能发展存有疑虑。

有20多年研究各种金属经验的洪飞义表示,过去认为309及316不锈钢具有优异耐腐蚀能力,被广泛应用在酸碱与热环境,也被氢能产业运用,但不仅不能抵抗氢脆,因强度及耐磨性都不佳,如运用在氢能车,一旦遭遇车祸,难以抵抗强力撞击,且使用到一定程度,产生氢脆后,氢气还可能外泄爆炸。

他在研究过程中,发现用于军工产业的416不锈钢,比起309与316,不仅同样能耐酸碱腐蚀、不生锈,且强度与硬度更佳,同时不像309与316不具磁性,具有良好磁性可以串连电动形成不氢电磁钢,经热处理后,将原来的等轴晶变成强韧的针棒状组织,也就是416B,可抵抗氢的穿隧,「几乎可完美应用在氢能发展上」。

团队长期与台南銲条厂首锐公司合作,在研发不氢钢过程中,找到首锐生产的銲接材料420,只要将其去氢,成为420L,就可避开氢攻击。

为验证不氢钢的耐氢性能,团队从无到有建立全国少数可以评估金属氢脆的实验室,并设置全国唯一电动式高温拉伸疲劳试验机,可针对金属氢脆进行立即性调查。经过测试,不氢钢耐氢穿隧的效果是其他工业级不锈钢的1倍以上,且强度与硬度都高于传统不锈钢,运用在氢能车上,不怕碰撞,不担心氢脆;运用在氢气燃料输送管路,也提高输送效能与安全性。

洪飞义表示,持续2年努力下,建立集氢试验与氢脆疲劳试验,并协助各式銲道的解析与评估,建立成大416B不氢钢应用数据,相关论文发表已完成,正在申请专利中。

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