Een onderzoeksteam van de Universiteit van Hongkong heeft een nieuw type roestvrij staal ontwikkeld, dat bestand is tegen sterke corrosie in zeewater. Dit materiaal, genaamd SS-H₂, kan een goedkoper alternatief worden voor titanium in elektrolysers voor de productie van groene waterstof.
Professor Mingxin Huang van het Departement Werktuigbouwkunde van de HKU leidde het project. Dit werk maakt deel uit van zijn langetermijnprogramma "Super Staal". Eerder creëerde het team al staal met anti-COVID eigenschappen en ultrasterke legeringen.
Conventioneel roestvrij staal wordt beschermd door chroom, maar bij de hoge potentialen die nodig zijn voor waterelektrolyse, breekt deze bescherming af. SS-H₂ vormt een extra laag op basis van mangaan, die actief wordt rond 720 mV. Samen zijn de twee lagen bestand tegen potentialen tot 1700 mV in chloridehoudende omgevingen.
In zoutwaterelektrolysers vertoonde het nieuwe staal prestaties die vergelijkbaar zijn met titanium componenten. Bovendien kunnen de kosten van constructiematerialen met ongeveer een factor 40 dalen. Voor een PEM-systeem van 10 megawatt betekent dit een aanzienlijke besparing.
De ontdekking van mangaancorrosiebestendigheid (passivering) bleek onverwacht. Traditioneel werd mangaan als schadelijk beschouwd voor de corrosiebestendigheid. "Aanvankelijk geloofden we het niet, omdat de heersende opvatting is dat Mn de corrosiebestendigheid van roestvrij staal verslechtert," merkte de eerste auteur van het onderzoek, Dr. Kaiping Yu, op.
Het onderzoek duurde bijna zes jaar. De wetenschappers hebben in verschillende landen octrooiaanvragen ingediend, waarvan er al twee zijn toegekend. Het artikel is gepubliceerd in het tijdschrift Materials Today.
Het team stapt nu over op industriële schaal. Er zijn al tonnen SS-H₂ draad geproduceerd in een fabriek op het Chinese vasteland. De uitdaging blijft om hieruit netten en schuimen te vervaardigen voor daadwerkelijke elektrolysers.
Hoe helpt mangaan precies om de fundamentele beperking van gewoon roestvrij staal te overwinnen?
Professor Huang benadrukte dat hun aanpak zich richt op stabiliteit bij hoge potentialen, wat nieuwe mogelijkheden opent voor legeringen in elektrochemische toepassingen. Als het materiaal succesvol de tests in commerciële systemen doorstaat, kan het de productie van groene waterstof uit zeewater aanzienlijk betaalbaarder maken.
