氫脆與儲氫

氫脆（Hydrogen Embrittlement）是指金屬在與氫氣接觸時發(fā)生的變脆現(xiàn)象。當(dāng)金屬暴露于氫氣環(huán)境中，特別是高壓氫氣、酸性或堿性溶液中，金屬表面的氫原子會滲透到金屬晶界或晶格內(nèi)部。這些氫原子會與金屬晶界或晶格結(jié)構(gòu)發(fā)生相互作用，導(dǎo)致金屬材料的脆化。

氫脆是一種嚴(yán)重的材料損害現(xiàn)象，它會導(dǎo)致金屬材料的強(qiáng)度和韌性顯著降低，使其變得容易斷裂。這種現(xiàn)象對于許多工業(yè)領(lǐng)域都具有重要的影響，特別是在制造業(yè)、航空航天、汽車制造和石油化工等領(lǐng)域。例如，在高強(qiáng)度鋼、鋁合金和鈦合金等金屬材料中，氫脆問題必須得到重視和控制，以確保材料的可靠性和安全性。

為了避免氫脆現(xiàn)象的發(fā)生，可以采取一些措施，例如使用抗氫脆材料、改變工藝條件、降低氫氣濃度、進(jìn)行材料表面處理等。此外，在設(shè)計和使用金屬材料時，也需要考慮氫脆的風(fēng)險，并采取相應(yīng)的預(yù)防和檢測措施。

目前主流的儲氫途徑主要包括以下幾種：

壓縮氫氣：將氫氣壓縮到高壓容器中進(jìn)行儲存。這是目前最常見和成熟的儲氫方法之一。氫氣可以被壓縮到高壓并存儲在鋼制或復(fù)合材料制成的儲氫罐中。

液化氫氣：將氫氣冷卻并液化，以大幅減小其體積。液態(tài)氫氣通常儲存在低溫（-253°C）下的絕熱容器中。液化氫氣儲存密度高，但需要特殊的設(shè)施和保持低溫的條件。

化學(xué)吸附：將氫氣吸附到特定的材料表面上進(jìn)行儲存。常用的吸附材料包括金屬有機(jī)框架（MOFs）、碳納米管和多孔材料等。吸附儲氫具有較高的儲氫密度和可逆性，但需要優(yōu)化吸附材料的吸附/釋放性能。簡單來說,MOFs主要是通過物理吸附和化學(xué)吸附來儲存氫氣的，其一，MOFs材料可以提供很大的內(nèi)部空間以及內(nèi)表面，氫氣的落腳點很多。其二，MOFs材料中的金屬離子或者有機(jī)配體與氫氣之間存在作用力，來依附氫氣。

金屬氫化物：通過與金屬反應(yīng)形成金屬氫化物來儲存氫氣。金屬氫化物可以在相對較低的壓力下儲存大量的氫氣，并通過加熱或減壓釋放儲存的氫氣。這種方法具有較高的儲氫密度，但需要控制反應(yīng)溫度和壓力。

液態(tài)有機(jī)氫載體：使用特殊的有機(jī)液體作為氫氣的載體進(jìn)行儲存。這些有機(jī)液體能夠吸收和釋放氫氣，并具有較高的儲氫密度和可逆性。要是通過不飽和液體有機(jī)物（如甲苯、萘、乙基咔唑等）作為儲氫劑與對應(yīng)的飽和物（如甲基環(huán)己烷、十氫萘、十二氫乙基咔唑等）作為氫載體與氫氣發(fā)生可逆的加氫和脫氫反應(yīng)以實現(xiàn)氫氣的儲放。