Уникальные свойства. Ученые из Гонконга создали коррозионностойкую сталь, способную заменить дорогостоящий титан
Группа исследователей из Гонконгского университета под руководством профессора Минсиня Хуана разработала новый тип нержавеющей стали SS-H₂, обладающий феноменальной коррозионной стойкостью.
Сплав способен выдерживать экстремальные химические и электрохимические условия, мгновенно разрушающие обычные металлы, что открывает широкие перспективы для существенного удешевления получения «зеленого» водорода из морской воды.
Традиционные виды нержавеющей стали защищены от коррозии тонкой пленкой оксида хрома. Однако при электролизе с высоким электрическим потенциалом этот слой окисляется до растворимых соединений, в результате чего металл быстро разрушается. Обычная сталь теряет устойчивость уже при потенциале около 1000 милливольт (мВ), тогда как для эффективного расщепления воды требуется напряжение свыше 1600 мВ.
Разработчики SS-H₂ преодолели это ограничение благодаря стратегии последовательной двойной пассивации. Поверх слоя хрома на стали образуется дополнительный защитный слой из марганца, формирующийся при потенциале около 720 мВ. В совокупности эти два слоя позволяют материалу выдерживать агрессивное воздействие хлоридов в морской воде при напряжении до 1700 мВ. Это открытие удивило самих ученых, поскольку ранее марганец считался элементом, снижающим коррозионную стойкость.
В системе электролиза с использованием соленой воды новая суперсталь продемонстрировала характеристики, сопоставимые с показателями титановых компонентов, покрытых платиной или золотом. По оценкам исследователей, применение SS-H₂ вместо драгоценных материалов позволит снизить стоимость конструктивных элементов электролизеров примерно в 40 раз. В настоящее время стоимость установки с протонообменной мембраной мощностью 10 МВт составляет около 2,28 млн долларов США (17,8 млн гонконгских долларов), причем более половины этой суммы приходится именно на конструктивные детали.
Команда уже подала заявки на патенты в нескольких странах и совместно с заводом в материковом Китае произвела первые тонны проволоки из нового сплава для последующего масштабирования и испытаний в промышленных условиях.
Результаты исследования опубликованы в научном журнале Materials Today.