Un nou otel inoxidabil scade costul productiei de hidrogen de 40 de ori. Anuntul cercetatorilor
O echipă de la Universitatea din Hong Kong a dezvoltat un oțel inoxidabil capabil să reziste la condițiile extreme necesare pentru producerea hidrogenului verde din apă de mare. Noul material, denumit SS-H2, înlocuiește componentele scumpe din titan și promite o reducere masivă a costurilor pentru industria energiei curate.
Costuri reduse pentru industria energiei verzi
Hidrogenul verde se obține prin separarea apei folosind electricitate, iar apa de mare este o resursă abundentă. Problema majoră o reprezintă sarea și ionii de clor care distrug rapid componentele electrolizoarelor în timpul funcționării.
În prezent, industria folosește piese din titan acoperite cu metale prețioase precum aurul sau platina. O echipă condusă de profesorul Mingxin Huang de la Departamentul de Inginerie Mecanică al Universității din Hong Kong (HKU) propune o alternativă mult mai ieftină și la fel de rezistentă.
Cifrele vorbesc de la sine.
Pentru un sistem de rezervoare de electroliză PEM de 10 megawați, costul total estimat era de aproximativ 17,8 milioane de dolari HK, din care componentele structurale reprezentau 53%. Prin înlocuirea acestor materiale costisitoare cu noul aliaj SS-H2, costul materialelor structurale se reduce de aproximativ 40 de ori.
Cum funcționează scutul dublu de protecție
Oțelul inoxidabil obișnuit se protejează singur datorită cromului, care formează o peliculă pasivă subțire. Dar acest sistem cedează la tensiuni electrice mari. Oxidul stabil de crom se descompune la aproximativ 1000 mV, mult sub pragul de 1600 mV necesar pentru oxidarea apei.
Aici intervine inovația (bazată pe o strategie numită „pasivare duală secvențială”). După primul strat pe bază de crom, la aproximativ 720 mV se formează un al doilea strat pe bază de mangan. Acest al doilea scut protejează oțelul până la o tensiune uriașă de 1700 mV.
Și totuși, manganul era considerat până acum un inamic al rezistenței la coroziune.
„Inițial, nu am crezut, deoarece opinia dominantă este că manganul afectează rezistența la coroziune a oțelului inoxidabil. Pasivarea pe bază de mangan este o descoperire contraintuitivă, care nu poate fi explicată prin cunoștințele actuale din știința coroziunii. totusi când au fost prezentate numeroase rezultate la nivel atomic, am fost convinși. Dincolo de faptul că suntem surprinși, abia așteptăm să exploatăm mecanismul”, a declarat Dr. Kaiping Yu, primul autor al articolului, al cărui doctorat este coordonat de profesorul Huang.
V-ați gândit vreodată cum ne-ar putea afecta pe noi o descoperire făcută în laboratoarele din Asia? Ei bine, Sciencedaily a relatat recent că tehnologiile ieftine de electroliză sunt vitale pentru tranziția energetică globală. Iar pentru România, care își propune să producă hidrogen verde folosind viitoarele parcuri eoliene din Marea Neagră, scăderea costurilor echipamentelor ar transforma proiectele de pe hârtie în realitate comercială viabilă mult mai repede.
Drumul de la laborator la producția industrială
Proiectul face parte din programul „Super Steel” al lui Huang, care a generat anterior oțel anti-COVID-19 în 2021, precum și variante ultra-puternice și dure în 2017 și 2020. Noua cercetare a durat aproape șase ani.
„Spre deosebire de comunitatea actuală din domeniul coroziunii, care se concentrează în principal pe rezistența la potențiale naturale, noi ne specializăm în dezvoltarea de aliaje rezistente la potențiale înalte. Strategia noastră a depășit limitarea fundamentală a oțelului inoxidabil convențional și a stabilit o paradigmă pentru dezvoltarea aliajelor aplicabile la potențiale înalte. Această descoperire este interesantă și aduce noi aplicații”, a declarat profesorul Mingxin Huang.
Să fim serioși, de la o eprubetă până la o fabrică funcțională e o cale lungă. Numai că echipa din Hong Kong a trecut deja la faza de testare la scară largă pentru noul material.
„De la materiale experimentale la produse reale, cum ar fi plase și spume, pentru electrolizoarele de apă, mai sunt încă sarcini provocatoare de rezolvat. În prezent, am făcut un pas mare către industrializare. Tone de sârmă pe baza SS-H2 au fost produse în colaborare cu o fabrică din China continentală. Mergem înainte în aplicarea SS-H2 mai economic în producția de hidrogen din surse regenerabile”, a adăugat profesorul Huang.
Descoperirea a fost publicată detaliat în revista științifică Materials Today, iar echipa a obținut deja două brevete internaționale pentru noul material la momentul anunțului oficial.
