Команда специалистов Гонконгского университета под руководством профессора Минсиня Хуана создала материал SS-H2, устойчивый к коррозии в условиях, которые обычно выводят из строя даже нержавеющую сталь. Открытие стало частью долгосрочного проекта, в рамках которого ранее были созданы антикоронавирусная нержавеющая сталь и сверхпрочные сплавы.
«Зеленый» водород получают, расщепляя воду на водород и кислород с помощью электричества от возобновляемых источников. Морская вода кажется идеальным сырьем благодаря своей доступности, но соль и побочные реакции быстро разрушают компоненты электролизеров. Сейчас в промышленности используют титановые детали с покрытием из драгоценных металлов — золота или платины. Это надежно, но очень дорого.
По оценкам специалистов, для системы электролиза мощностью 10 мегаватт общая стоимость составляет около 17,8 миллиона гонконгских долларов, при этом на структурные компоненты приходится до 53% расходов. Замена их на SS-H2 может снизить стоимость структурных материалов примерно в 40 раз.
Обычная нержавеющая сталь защищает себя благодаря хрому, который при окислении создает тонкую пассивную пленку на поверхности детали. Но эта защита имеет предел: при высоких электрических потенциалах хромовый слой разрушается при напряжении около 1000 милливольт, тогда как для расщепления воды требуется около 1600 милливольт.
Решением стала стратегия «последовательной двойной пассивации». Вместо одного только хромового барьера SS-H2 формирует второй защитный слой на основе марганца, который образуется поверх хромового при напряжении около 720 милливольт. Эта двойная защита позволяет новому материалу выдерживать потенциалы до 1700 милливольт в среде с хлоридами.
«Сначала мы не могли в это поверить, потому что существует популярное мнение, согласно которому марганец ухудшает коррозионную стойкость нержавеющей стали. Поэтому наше открытие является буквально парадоксальным и его невозможно объяснить современными знаниями в науке о коррозии», — признался соавтор разработки, доктор Кайпин Юй.
Путь от первого наблюдения до публикации занял почти шесть лет, однако результаты этой научной работы уже вышли за пределы лаборатории: поданы патентные заявки в нескольких странах, два патента получены, а тонны проволоки из SS-H2 уже производятся на заводе в материковом Китае. «От экспериментальных материалов до реальных продуктов для электролизеров воды еще предстоит решить немало задач. Но большой шаг к масштабированию нашего изобретения уже сделан», — отметил профессор Хуан.
Ранее в России создали нетоксичные биочернила.
Источник: hi-tech.mail.ru