成大材料系首創抗氫不鏽鋼 協助氫能車技術邁新里程碑

【勁報記者于郁金/臺南報導】氫能是潔淨能源，但發展過程中安全性是重要瓶頸，很難克服，成大材料系特聘教授洪飛義領軍團隊，研發出可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，沒有石化原料造成汙染與排碳，被視為未來世界最潔淨能源，但目前發展仍有許多問題待克服，其中「氫脆」可能引發重大安全問題，全球仍沒有完全解決辦法。

洪飛義表示指出，氫原子是極細原子，可穿隧任何材料，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。

洪飛義有20多年研究各種金屬經驗。洪飛義說明，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，難以抵抗強力撞擊，而且使用到一定程度，產生氫脆後，氫氣可能外洩爆炸。

洪飛義表示，目前大多使用玻璃纖維做為儲存氫的材料，玻璃纖維呈倒刺勾狀，一旦被人體吸到肺裡就出不來，容易致癌，並不是一種好的材料，同時硬度也差不耐撞擊。

洪飛義說明，他在研究過程中，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，同時不像309與316不具磁性，具有良好磁性可串連電動形成不氫電磁鋼，經過熱處理後，將原來等軸晶變成強韌針棒狀組織，也就是416B，可抵抗氫的穿隧，「幾乎可完美應用在氫能發展上」，可用來儲氫，或做各式耐氫閥件、扣件。

洪飛義表示，而氫能設備管線需要銲接，銲接點更容易被氫攻擊，團隊長期與臺南銲條廠首銳公司合作，在研發不氫鋼過程中，也找到首銳生產銲接材料420，只要將其去氫，成為420L，就可避開氫攻擊。

團隊為了驗證不氫鋼耐氫性能，還從無到有建立全國少數可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，實驗室設置全國唯一電動式高溫拉伸疲勞試驗機，可以針對金屬氫脆進行立即性調查。洪飛義表示，由於氫的危險性高，建立安全實驗室相當不易，結合校內化工人才，反覆測試才成功。

經過測試，不氫鋼耐氫穿隧效果是其他工業級不鏽鋼1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。

洪飛義表示，實驗室在研究員吳博鼎博士、研究生呂哲緯與黃昱蓁持續2年努力下，建立集氫試驗與氫脆疲勞試驗，並協助各式銲道解析與評估，建立成大416B不氫鋼應用數據，目前相關論文發表都已完成，專利則在申請中，成大在氫能技術展現亮點，也奠定不氫鋼新的應用指標。