Ученые Гонконгского университета создали сталь SS-H2 для удешевления зеленого водорода

Группа ученых из Гонконгского университета разработала инновационный вид нержавеющей стали, который способен эффективно функционировать в сложных условиях электролиза морской воды для производства «зеленого» водорода. По словам исследователей, новый материал может существенно снизить затраты на водородные установки, заменяя более дорогие титановые компоненты. Данная работа была опубликована в научном журнале Materials Today (MT).

Процесс получения «зеленого» водорода происходит с использованием электричества из возобновляемых источников, в ходе которого вода расщепляется на кислород и водород. Морская вода представляет собой особенно привлекательное сырье из-за своей доступности. Однако соли и хлориды, содержащиеся в ней, быстро приводят к разрушению оборудования электролизеров.

В настоящее время для таких систем зачастую применяются титановые детали, покрытые золотом или платиной, что делает установку довольно дорогой. Новая сталь, получившая название SS-H2, по своим коррозионным свойствам приблизилась к промышленным титанам, но при этом стоит значительно дешевле.

По оценкам ученых, использование SS-H2 в электролизной системе мощностью 10 мегаватт может снизить стоимость компонентов примерно в 40 раз по сравнению с текущими конструкционными материалами.

Обычная нержавеющая сталь защищается от коррозии благодаря образованию тонкой пленки оксида хрома. Однако при высоких электрических потенциалах, необходимых для электролиза, этот защитный слой начинает разрушаться. Это является основной причиной, по которой стандартные марки стали не подходят для производства водорода из морской воды.

Команда профессора Минсинь Хуан предложила оригинальное решение — так называемую «последовательную двойную пассивацию». В дополнение к стандартному хромовому слою, на поверхности стали формируется вторая защитная пленка на основе марганца.

Это открытие стало неожиданностью для самих исследователей, поскольку ранее считалось, что марганец в основном ухудшает коррозионную стойкость нержавеющих сталей.

«Сначала мы не поверили результатам, так как общепринятое мнение гласит, что марганец снижает устойчивость к коррозии. Но после серии экспериментов на атомном уровне мы убедились, что механизм действительно работает», — отметил первый автор статьи Кайпин Юй.

Новая защита позволяет стали выдерживать потенциалы до 1700 милливольт даже в присутствии хлоридов, что является достаточным для работы в условиях электролиза морской воды.

Авторы подчеркивают, что данный материал еще не готов к массовому использованию, поскольку необходимо разработать полноценные промышленные элементы электролизеров, включая сетки и пористые структуры. Тем не менее, они убеждены, что новая технология может стать значительным шагом к удешевлению производства экологически чистого водорода.

Читайте также: