Zespół badaczy z Uniwersytetu w Hongkongu opracował nowy typ stali nierdzewnej, która jest odporna na silną korozję w wodzie morskiej. Materiał, nazwany SS-H₂, może stać się tańszą alternatywą dla tytanu w elektrolizerach do produkcji zielonego wodoru.
Projektowi przewodził profesor Minxin Huang z Wydziału Inżynierii Mechanicznej HKU. Praca ta stała się częścią jego długoterminowego programu „Super Steel”. Wcześniej zespół opracował już stal o właściwościach antywirusowych (anty-COVID) oraz stopy o ultra wysokiej wytrzymałości.
Zwykła stal nierdzewna jest chroniona przez chrom, jednak przy wysokich potencjałach, niezbędnych do elektrolizy wody, ta ochrona ulega zniszczeniu. SS-H₂ tworzy dodatkową warstwę na bazie manganu, która zaczyna działać przy około 720 mV. Razem te dwie warstwy wytrzymują potencjały do 1700 mV w środowiskach zawierających chlorki.
W elektrolizerach wykorzystujących słoną wodę nowa stal wykazała wydajność porównywalną z komponentami tytanowymi. Jednocześnie koszt materiałów konstrukcyjnych może zmniejszyć się około 40-krotnie. Dla 10-megawatowego systemu PEM oznacza to znaczące oszczędności.
Odkrycie pasywacji manganowej okazało się nieoczekiwane. Tradycyjnie mangan uważano za szkodliwy dla odporności na korozję. „Początkowo nie wierzyliśmy, ponieważ powszechne przekonanie jest takie, że Mn pogarsza odporność stali nierdzewnej na korozję” – zauważył pierwszy autor badania, doktor Kaiping Yu.
Badanie trwało prawie sześć lat. Naukowcy złożyli wnioski patentowe w kilku krajach, a dwa z nich zostały już przyznane. Artykuł ukazał się w czasopiśmie „Materials Today”.
Obecnie zespół przechodzi do skali przemysłowej. W fabryce w Chinach kontynentalnych wyprodukowano już tony drutu SS-H₂. Pozostaje zadanie stworzenia z niego siatek i pianek do rzeczywistych elektrolizerów.
Jak dokładnie mangan pomaga przezwyciężyć fundamentalne ograniczenia zwykłej stali nierdzewnej?
Profesor Huang podkreślił, że ich podejście skupia się na odporności przy wysokich potencjałach, otwierając nowe możliwości dla stopów w zastosowaniach elektrochemicznych. Jeśli materiał pomyślnie przejdzie testy w systemach komercyjnych, może znacznie zwiększyć dostępność produkcji zielonego wodoru z wody morskiej.
