氫能運輸安全新突破！同步輻射3D影像揭密鋼管裂痕成因

在全球追求潔淨永續能源的浪潮下，氫能正成為備受矚目的明日之星。然而，要將氫能大規模應用於基礎建設，現有的天然氣輸送管線是否能夠勝任？最新研究發現，氫原子會滲入鋼材微結構，導致金屬脆化並產生裂痕，這項發現為未來氫能基礎建設帶來重要啟示。

加拿大薩省大學機械工程系博士候選人Tonye Jack率領研究團隊，運用加拿大光源中心(CLS)的同步輻射技術，首度取得鋼材內部裂痕的3D影像。相較於傳統二維成像技術，同步輻射能提供更豐富的微觀細節，讓科學家深入瞭解氫脆化現象。

研究顯示，鋼材的微結構特性會顯著影響氫原子的吸收量與分佈狀況。特別值得注意的是，管線在運轉過程中滲入的氫氣，比製造過程或其他預充氫條件造成的損害更為嚴重。Tonye強調：「鋼材中殘留的氫氣量及其聚集位置，是決定材料失效行為的關鍵因素。」

氫脆化風險取決於多重因素，包括鋼材中的氫含量、微結構特性、應力條件及操作環境等。研究團隊發現，透過最佳化鋼材微結構，能夠有效提升材料抗裂性與抗氫脆化能力。「對經濟影響重大的管線系統來說，即使一次失效都嫌太多，」Tonye補充道，「但更令人擔憂的是環境衝擊，管線破裂可能造成毀滅性後果。」

隨著全球能源轉型加速，釐清氫氣與鋼材的互動作用並減緩氫脆化現象，將是確保未來氫能基礎建設安全可靠的關鍵。這項發表於《工程失效分析》期刊的研究成果，為製造更安全的輸氫管線提供了重要科學依據，對全球能源架構發展具有深遠意義。