如果不知道这种元素如何渗透金属，就无法开发出良好的用于储氢的金属系统。华沙波兰科学院物理化学研究所的研究人员设法应用了一种用户友好的电化学方法来研究高活性金属中的氢扩散。
氢被视为未来的多功能载体。不幸的是，该元素几乎不会发生在地球上的自由状态。因此，必须首先产生(例如，通过电解水)，然后储存，最终使用 - 理想地在燃料电池中将化学能直接转化为电能。然而，氢存储是一个严峻的挑战。用于气态和液态氢的传统储罐的缺点迫使我们寻找其他解决方案。用于储氢的有前途的方法之一利用一些金属和合金的能力来容易地吸收该元素。然而，高效氢储存系统的开发需要详细了解氢如何在金属中扩散。
通过电化学方法可以方便地研究通过金属的氢渗透。然而，这些方法对于氢扩散相对较慢的金属以及金属与含水电解质溶液强烈反应的情况也是如此。该问题特别涉及被认为是最有吸引力的储氢材料的镁和镁合金。“我们设法克服了这一障碍，”Tadeusz Zakroczymski教授说，他在华沙波兰科学院物理化学研究所(IPC PAS)的团队多年来一直在进行氢渗透，扩散和金属吸收。
关于氢如何在金属中扩散的信息通常是通过电化学测量氢通过样品的速率获得的，该样品通常是分离两个独立电解池的膜。在一侧，膜中充有在水溶液中阴极产生的氢气。电化学充电简单且非常有效。“相对较低的阴极电流密度，在每平方厘米的毫安范围内，可以对应于几万个大气压范围内的气态氢压力，”Arkadiusz Gajek博士(IPC PAS)解释道。
氢原子进入膜，通过膜扩散，然后将膜留在另一侧。在这里，由于适当的条件，它们不会重新组合，而是立即被电化学氧化成质子。氢的电化学检测极其敏感。易于测量的每平方厘米1微安的电流密度对应于每平方厘米每秒约6万亿(6×10 ^ 12)单个氢原子的流。
Zakroczymski教授的团队构建了一个膜，可以将氢气电化学地插入高活性金属中，并且 - 也是电化学 - 来检测它。该膜具有多层结构。主层是膜的结构基础，由铁制成。选择这种金属是因为氢原子在铁晶格中移动异常快：它们在室温下的扩散速率与水溶液中的氢离子相当。因此，铁层对通过整个膜的氢渗透速率具有相对小的影响。
用薄钯膜电化学涂覆铁膜的两面。然后使用PVD方法用钯再次涂覆镁和(用于保护目的)。这两个元素都是与台湾台南国立成功大学的Wen-Ta Tsai教授实验室合作存放的。
“氢气透过多层膜的速率取决于每个膜层中的氢扩散。由于铁和钯中的氢扩散是一个研究得很好的过程，如果我们知道厚度，就可以推断出镁层中氢的扩散系数。每一层，“Zakroczymski教授解释说。
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