研究人员更接近于解决氢脆问题带来的巨大挑战

氢气为什么会导致钢变脆和开裂，这是工程师和研究人员的一大难题，他们希望为氢气时代开发大规模运输和储存解决方案，澳大利亚希望到 2030 年引领这个时代。由于悉尼大学的最新研究，他们现在可能离了解氢对钢的影响更近了一步。研究人员发现，在使用金属碳化物加固的钢材中添加化学元素钼，能显著增强其捕获氢气的能力。

该研究成果发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上，由副校长（研究-企业与参与）朱莉-凯尔尼（Julie Cairney）教授和陈怡生（Eason）博士领导的研究小组展示，该小组成员包括刘然明博士和博士生刘鹏宇。

他们使用了悉尼大学首创的一种先进的显微镜技术，即低温原子探针断层扫描技术，可以直接观察材料中的氢分布。

"我们希望这项研究能让我们更接近揭示钢中发生氢脆的确切原因，为大规模解决氢气运输和储存问题铺平道路，"凯尔尼教授说，他所在的澳大利亚显微镜和微分析中心就是这项研究的开展地。

氢脆是氢导致钢等高强度材料变脆和开裂的过程。研究人员说，氢脆是向氢经济过渡的最大障碍之一，因为它阻碍了氢在高压下的有效储存和运输。因此，了解和解决脆化问题对可再生能源市场来说是一个价值数十亿美元的问题，德勤估计，到 2050 年，清洁氢气市场规模将达到 1.4 万亿美元。

"大规模氢经济的未来在很大程度上取决于这个问题。氢是出了名的阴险；作为最小的原子和分子，它渗入材料，然后裂开并破坏它们。"陈博士说："要想有效地大规模生产、运输、储存和使用氢气，这种情况并不理想。"

钼被添加到钢中，并与其他元素结合，形成一种被称为"碳化物"的极其坚硬的陶瓷。碳化物通常被添加到钢中，以提高钢的耐久性和强度。

利用先进的显微镜技术，研究人员看到被捕获的氢原子位于碳化物位点的核心，这表明钼的加入有助于捕获氢。与之相比，基准碳化钛钢没有显示出相同的氢捕获机制。

添加钼有助于提高碳空位的存在，碳空位是碳化物中的一种缺陷，能有效捕获氢气。添加的钼仅占钢材总量的 0.2%，研究人员称，这使其成为一种具有成本效益的降低脆性的策略。研究人员认为，铌和钒也可能对钢材产生类似的影响。

编译来源：ScitechDaily