揭示高强管线钢微细观尺度氢致裂纹扩展机理，对保障氢能运输安全具有重要的工程价值。针对铁素体-珠光体型管线钢中铁素体（α-Fe）与渗碳体（Fe₃C）共析形成的珠光体组织，建立具有Bagaryatskii晶相关系的铁素体-渗碳体界面模型，结合Voronoi多边形多晶模型与内聚力模型，系统分析了氢原子数分数、晶粒尺度、渗碳体终止面对管线钢临氢力学性能的影响。结果表明，在微观尺度下，随着氢原子数分数的增加，管线钢的临界界面张力明显降低，相较于无氢模型，氢原子数分数为2.5%和5.0%的模型的临界界面张力分别降低了约3.10%和7.50%，断裂能同样表现出下降趋势，渗碳体终止面按抗裂性能排序为C-Fe＞C-C＞Fe-Fe＞Fe-C；在细观尺度下，与无氢模型相比，当氢原子数分数增加到5.0%时，临界应力强度因子（K_IC）下降8.39%，裂纹长度增加12.06%，当平均晶粒面积从16 μm²细化至4 μm²时，K_IC上升31.38%，裂纹长度缩短17.30%，且终止面影响规律与微观结果一致。研究结果可为临氢环境下铁素体?珠光体型管线钢的本质安全评价及其适应性分析提供理论参考。

析氧反应（OER）作为水分解制氢技术的核心环节，其催化效率直接影响氢能的经济转化效率。采用磁场辅助一步还原法，成功制备了非晶态金属硼化物纳米串珠催化剂，对催化剂进行了物相及电化学测试分析，并将其用于促进OER催化反应。结果表明，在所制备的多种金属硼化物中，钴铁硼（CoFeB）定向纳米串珠表现出优异的催化性能和稳定性，在10 mA/cm²电流密度下的过电位仅为330 mV，Tafel斜率为82 mV/dec；催化剂优异的电催化性能主要源于Co和Fe的协同作用，优化了活性位点的电子结构，显著提升了OER电催化效率。此外，研究磁场强度和表面活性剂质量对CoFeB样品形貌与电化学性能的调控作用，揭示了催化活性与纳米粒子定向有序排列及结构特征之间的密切关系。该研究提出的策略简便且具有可扩展性，为设计和开发高效、低成本的金属硼化物催化剂提供了新的思路。

工业副产尾气中低浓度氢气的高效回收，对能源利用与低碳转型具有重要意义。采用填充ReNi_4.35Co_0.4Mn_0.05Al_0.2合金的流通式反应器，以体积分数25% H₂+体积分数75% N₂的混合气为模拟原料，系统探究了循环介质温度、进气流量及进气压力对氢气分离提纯效果的影响，且以累积流量达500 L时的氢气利用率为核心评价指标。结果表明，在相同的循环介质温度和进气压力下，氢气利用率随进气流量的增大呈递减趋势，且低进气流量至中进气流量区间的降幅更为显著；循环介质温度对氢气利用率的影响呈单峰分布，其中5 ℃工况时效果最优（兼顾热力学与动力学性能）；进气压力升高可提升氢气利用率，且在低进气流量工况下，进气压力对氢气利用率的增益效果更显著。最佳工艺条件：循环介质温度为5 ℃，进气压力为5 MPa，进气流量为5 L/min。在最佳工艺条件下，氢气利用率可达97.1%。研究内容可为金属氢化物法回收低浓度工业副产氢提供理论指导与参数依据。

氢渗透是诱发管线钢发生氢脆的关键因素，而引入合金元素则是提升管线钢力学性能和抗氢脆性能的有效手段。基于纯净体系中氢渗透行为的微观机理，系统总结了合金元素对管线钢氢渗透各关键环节的微观调控机理，包括氢分子的吸附与解离、氢原子在表面的吸附与渗透、体相内的溶解与迁移，以及缺陷处的偏聚行为。结果表明，单一合金元素掺杂可通过引发局部晶格畸变、重构电荷分布、改变成键特征、调控扩散势垒等微观机理，有效抑制氢渗透行为；多元素协同掺杂及多主元合金体系表现出更为复杂的调控机理，利用不同元素的协同效应可进一步增强对氢渗透行为的抑制作用。后续研究可围绕多元素协同掺杂的作用机理解析、高熵合金的成分优化设计、合金元素对复杂缺陷环境下氢捕获及氢偏析的调控机理，以及多尺度模拟方法开展进一步研究，以期为新型抗氢脆材料的合金化设计提供理论依据。

在国际海事组织设定的航运业减排目标背景下，基于航运业减碳现状，介绍了氢能动力船的发展历程和减排优势，分析了国内外氢能动力船的储氢方式和氢能上船存在的安全隐患，对比了各项船用储氢方式的技术优势以及氢能上船可行性，得出了船载甲醇水蒸气制氢技术对解决氢能动力船的氢安全问题具有重大意义的结论，提出了当前国内发展船载制氢装置及氢能动力船所面临的问题。

氢气作为一种清洁无碳、灵活高效的新型能源，其应用市场潜力巨大。变压吸附提纯氢气具有纯度高、能耗低、自动化程度高的特点，是当前制氢的主要分离技术，优化变压吸附工艺和改良吸附剂是变压吸附制氢进一步发展的关键。通过调研相关文献，综述了变压吸附制氢在理论模拟研究、工艺调控优化和吸附剂材料方面的研究进展及应用，并对变压吸附制氢技术的发展进行了展望。

建立金属氢化物反应器及测试平台，通过实验测试得到不同水浴温度、放氢流量及反应器结构（方形、蜂窝结构及无隔层）下反应器内部温度和吸/放氢流量数据，确定了不同结构反应器的温度场分布趋势和规律。结果表明，方形结构反应器内部温度变化速率最快，换热效果最好。进一步研究了方形结构反应器在不同吸氢压力和放氢速率下的综合性能。结果表明，当进气压力为2.0～3.0 MPa时，能显著提高合金材料的吸氢量及吸氢速率；当放氢流量小于3.2 L/min时，可放出85%以上的氢气。研究结果可为模块化和系统化设计提供技术指导。

在甲醇自热重整反应中，所需的热量由甲醇氧化反应提供，因此甲醇氧化催化剂的活性直接影响氢气的产率。Pt/γ?Al₂O₃催化剂因其较高的反应活性而被广泛关注，但其稳定性较差，Pt活性中心易团聚。为了解决上述问题，采用旋蒸微乳法制备Pt/γ?Al₂O₃催化剂，通过BET、XRD等方法对Pt/γ?Al₂O₃催化剂进行了表征，并考察了环己烷质量分数、PEG?600（聚乙二醇600）与正丁醇的质量比对催化甲醇氧化活性的影响。结果表明，旋蒸微乳法可提高活性组分的分散度和利用率；通过改变环己烷质量分数、PEG?600与正丁醇的质量比，可使活性组分Pt均匀、牢固地负载在γ?Al₂O₃上，提高催化剂的抗烧结能力；在环己烷质量分数为50%、PEG?600与正丁醇的质量比为3∶7的条件下制备的Pt/γ?Al₂O₃催化剂，催化甲醇氧化活性可达88%。

以KOH和K₂CO₃为沉淀剂，采用水热法制备了催化剂CuCe?OH和CuCe?CO₃，通过XRD、BET、H₂?TPR和TG?DTA等技术对催化剂进行表征，使用固定床反应器对催化剂进行了CO催化氧化性能评价。结果表明，沉淀剂的类别不仅对催化剂的织构性质有较大影响，而且还决定能否成功制备出不含杂晶相的Cu?Ce催化剂；CuCe?OH和CuCe?CO₃催化剂的比表面积分别为96.5 m²/g和17.3 m²/g，二者差别明显；在空速为60 000 mL/（g·h）、CO体积分数为0.6%、O₂体积分数为1.5%、Ar体积分数为97.9%的评价条件下，CuCe?OH催化剂表现出较好的催化活性，140 ℃时CO转化率达到99.0%。