氫氣為什麼會導致鋼變脆和開裂，這是工程師和研究人員的一大難題，他們希望為氫氣時代開發大規模運輸和儲存解決方案，澳洲希望在2030 年引領這個時代。由於雪梨大學的最新研究，他們現在可能離了解氫對鋼的影響更近了一步。研究人員發現，在使用金屬碳化物加固的鋼材中添加化學元素鉬，能顯著增強其捕捉氫氣的能力。

這項研究成果發表在《自然-通訊》（Nature Communications）上，由副校長（研究-企業與參與）朱莉-凱爾尼（Julie Cairney）教授和陳怡生（Eason）博士領導的研究小組展示，該小組成員包括劉然明博士和博士生劉鵬宇。

他們使用了雪梨大學首創的一種先進的顯微鏡技術，即低溫原子探針斷層掃描技術，可以直接觀察材料中的氫分佈。

“我們希望這項研究能讓我們更接近揭示鋼中發生氫脆的確切原因，為大規模解決氫氣運輸和儲存問題鋪平道路，”凱爾尼教授說，他所在的澳大利亞顯微鏡和微分析中心就是這項研究的進行地。

氫脆是氫導致鋼等高強度材料變脆和開裂的過程。研究人員說，氫脆是氫經濟過渡的最大障礙之一，因為它阻礙了氫在高壓下的有效儲存和運輸。因此，了解和解決脆化問題對再生能源市場來說是一個價值數十億美元的問題，德勤估計，到2050 年，清潔氫氣市場規模將達到1.4 兆美元。

「大規模氫經濟的未來在很大程度上取決於這個問題。氫是出了名的陰險；作為最小的原子和分子，它滲入材料，然後裂開並破壞它們。”陳博士說：”要想有效地大規模生產、運輸、儲存和使用氫氣，這種情況並不理想。”

鉬被添加到鋼中，並與其他元素結合，形成一種被稱為”碳化物”的極其堅硬的陶瓷。碳化物通常被添加到鋼中，以提高鋼的耐久性和強度。

利用先進的顯微鏡技術，研究人員看到被捕獲的氫原子位於碳化物位點的核心，這表明鉬的加入有助於捕獲氫。與之相比，基準碳化鈦鋼並沒有顯示出相同的氫捕獲機制。

添加鉬有助於提高碳空位的存在，而碳空位則是碳化物中的缺陷，能有效捕捉氫氣。添加的鉬僅佔鋼材總量的0.2%，研究人員稱，這使其成為一種具有成本效益的降低脆性的策略。研究人員認為，鈮和釩也可能對鋼材產生類似的影響。

編譯來源：ScitechDaily