Ein Forscherteam der Universität Hongkong hat einen neuen Typ von Edelstahl entwickelt, der hochkorrosionsbeständig in Meerwasser ist. Das Material, genannt SS-H₂, könnte eine günstigere Alternative zu Titan in Elektrolyseuren für die Produktion von grünem Wasserstoff darstellen.
Das Projekt wurde von Professor Minxin Huang vom Fachbereich Maschinenbau der HKU geleitet. Die Arbeit ist Teil seines langfristigen Programms „Super Steel“. Zuvor hatte das Team bereits Stahl mit antikovid-Eigenschaften und hochfeste Legierungen entwickelt.
Herkömmlicher Edelstahl wird durch Chrom geschützt, doch bei den hohen Potenzialen, die für die Wasserelektrolyse erforderlich sind, bricht dieser Schutz zusammen. SS-H₂ bildet eine zusätzliche Schicht auf Manganbasis, die bei etwa 720 mV aktiv wird. Zusammen widerstehen die beiden Schichten Potenzialen von bis zu 1700 mV in chloridhaltigen Umgebungen.
In Salzwasser-Elektrolyseuren zeigte der neue Stahl eine Leistung, die mit der von Titankomponenten vergleichbar ist. Gleichzeitig könnten die Kosten für Strukturmaterialien um etwa das 40-fache gesenkt werden. Für ein 10-Megawatt-PEM-System bedeutet dies eine erhebliche Einsparung.
Die Entdeckung der Manganpassivierung war unerwartet. Traditionell wurde Mangan als schädlich für die Korrosionsbeständigkeit angesehen. „Anfangs konnten wir es nicht glauben, da die vorherrschende Meinung besagt, dass Mangan die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl verschlechtert“, bemerkte der Erstautor der Studie, Dr. Kaipin Yu.
Die Forschung dauerte fast sechs Jahre. Die Wissenschaftler haben in mehreren Ländern Patente angemeldet, von denen zwei bereits erteilt wurden. Der Artikel wurde in der Fachzeitschrift Materials Today veröffentlicht.
Das Team geht nun zum industriellen Maßstab über. Bereits Tonnen von SS-H₂-Draht wurden in einem Werk auf dem chinesischen Festland hergestellt. Es bleibt die Aufgabe, daraus Gitter und Schäume für reale Elektrolyseure zu fertigen.
Wie genau hilft Mangan, die grundlegende Einschränkung von gewöhnlichem Edelstahl zu überwinden?
Professor Huang betonte, dass ihr Ansatz sich auf die Stabilität bei hohen Potenzialen konzentriert und neue Möglichkeiten für Legierungen in elektrochemischen Anwendungen eröffnet. Wenn das Material die Tests in kommerziellen Systemen erfolgreich besteht, könnte es die Produktion von grünem Wasserstoff aus Meerwasser erheblich zugänglicher machen.
