Команда исследователей из Университета Гонконга разработала новый тип нержавеющей стали, устойчивой к сильной коррозии в морской воде. Материал под названием SS-H₂ может стать более дешевой альтернативой титану в электролизерах для производства зеленого водорода.
Проект возглавил профессор Минсинь Хуан из Департамента машиностроения HKU. Работа стала частью его долгосрочной программы «Super Steel». Ранее команда уже создавала сталь с антиковидными свойствами и сверхпрочные сплавы.
Обычная нержавеющая сталь защищается хромом, но при высоких потенциалах, необходимых для электролиза воды, эта защита разрушается. SS-H₂ формирует дополнительный слой на основе марганца, который начинает работать около 720 мВ. Вместе два слоя выдерживают потенциалы до 1700 мВ в хлоридсодержащих средах.
В солеводных электролизерах новая сталь показала производительность, сравнимую с титановыми компонентами. При этом стоимость структурных материалов может снизиться примерно в 40 раз. Для 10-мегаваттной PEM-системы это означает существенную экономию.
Открытие марганцевой пассивации оказалось неожиданным. Традиционно марганец считали вредным для коррозионной стойкости. «Изначально мы не верили, потому что prevailing view состоит в том, что Mn ухудшает коррозионную стойкость нержавеющей стали», — отметил первый автор исследования доктор Кайпин Ю.
Исследование длилось почти шесть лет. Ученые подали заявки на патенты в нескольких странах, два уже выданы. Статья опубликована в журнале Materials Today.
Сейчас команда переходит к промышленному масштабу. Уже произведены тонны проволоки SS-H₂ на заводе в материковом Китае. Остается задача создать из нее сетки и пены для реальных электролизеров.
Как именно марганец помогает преодолеть фундаментальное ограничение обычной нержавеющей стали?
Профессор Хуан подчеркнул, что их подход фокусируется на устойчивости при высоких потенциалах, открывая новые возможности для сплавов в электрохимических приложениях. Если материал успешно пройдет испытания в коммерческих системах, он сможет сделать производство зеленого водорода из морской воды заметно доступнее.
