鋼鐵人夢成真？台灣研發「不氫鋼」　讓日本技術專家看傻眼

財經中心／師瑞德報導

▲台灣成功研發能抵抗氫氣穿隧攻擊的「不氫鋼」，被視為氫能發展的重要里程碑。（圖／成大提供）

氫能被視為未來新能源的重要發展方向，但儲氫過程中，如何有效防止氫氣攻擊儲能材料，始終是一大技術挑戰。如今，台灣成功大學材料科學與工程學系洪飛義特聘教授領導的研究團隊，成功研發出具有優異抗氫性能的「416B不鏽鋼」與焊接用「420L不鏽鋼」，可望為氫能產業帶來革命性的突破。

目前市面上氫氣多透過水電解與其他化學方式製備，相較傳統石化燃料，其污染程度較低，但在儲存與運輸上仍面臨易爆炸、壓縮率低及儲藏困難等多重挑戰。常見的儲氫材料包括金屬、玻璃纖維及碳纖維，各有其限制與風險。

其中，金屬儲氫罐容易受到氫氣的侵蝕，發生「氫穿隧作用」，氫氣會穿越金屬晶格並置換金屬原子，進而導致金屬脆裂，即所謂「氫脆」現象，不但影響儲氫效率，更有安全風險。玻璃纖維儲能罐雖能利用內含的玻璃微球鎖住氫氣，抑制氫穿隧，但製作高強度中空微球極具挑戰，且材料不耐衝擊，對人體健康也可能造成危害。至於碳纖維儲氫罐則是透過物理吸附理論儲氫，雖可大量吸附氫氣，但氫氣容易與碳結構反應逃逸，導致儲存量流失。

為解決上述問題，成功大學團隊以軍工領域常用的416不鏽鋼為基礎，進行材料升級。該鋼材原具抗酸鹼腐蝕及不生鏽特性，研究團隊進一步在其中添加微量鉭（Ta）與鉬（Mo）元素，再經熱處理形成具韌針狀組織的416B不鏽鋼，使其擁有高強度與高硬度的特性。

研究團隊以類似啞鈴的樣品進行耐氫測試，樣品先在水中電解產生氫氣侵蝕中段區域，再進行拉伸疲勞試驗，模擬實際應力下的氫脆情形。結果顯示，416B不鏽鋼在抗氫穿隧性能上，是現有業界等級不鏽鋼的兩倍以上。透過電子顯微鏡觀察，其內部交錯糾結的晶體結構，正是能有效抵禦氫氣長時間攻擊的關鍵。

同時考量氫氣設備在焊接處更易遭氫氣侵蝕，團隊也針對焊接材料進行改良，將傳統420不鏽鋼經過完整除氫處理後，成功研發出420L不鏽鋼，顯著提升焊接區域的抗氫性，進一步保障整體系統的安全性。

洪飛義教授表示，這兩項新型不鏽鋼材料未來不僅可應用於氫氣儲存槽、輸送管線、扣件與耐氫閥門，也適合氫能源汽車等高風險設備使用，能有效防止氫氣洩漏及爆炸事故的發生。目前相關專利已在申請中，研究成果亦受到多家媒體與業界關注，預期將為氫能產業發展開啟新局。