Специалисты Гонконгского университета разработали технологию, способную радикально изменить экономику производства экологически чистого водорода. Группа исследователей под руководством профессора Минсиня Хуана создала особый тип нержавеющей стали под рабочим названием SS-H2. Этот материал сохраняет устойчивость к коррозии в экстремальных условиях электролиза морской воды, где обычные промышленные сплавы разрушаются в течение короткого времени. До настоящего момента единственной надежной альтернативой для таких сред считался титан с дорогостоящим напылением из платины или золота.
Проблема использования морской воды в качестве сырья для энергетики заключается в агрессивном воздействии ионов хлора и побочных химических реакций. Согласно расчетам авторов работы, в системе электролиза мощностью 10 мегаватт затраты на структурные компоненты могут составлять более половины общего бюджета. Переход с титановых деталей на новую нержавеющую сталь позволит сократить расходы на конструкционные материалы примерно в 40 раз. Это делает технологию прямого получения водорода из океанской воды экономически целесообразной для масштабного коммерческого использования.
Уникальность сплава заключается в механизме, который ученые назвали последовательной двойной пассивацией. Обычная нержавеющая сталь защищена тонким слоем оксида хрома, который разрушается при высоком электрическом потенциале, необходимом для окисления воды. В новом материале при достижении определенного напряжения поверх первого защитного слоя формируется вторая оболочка на основе марганца. Этот дополнительный барьер предотвращает коррозию при сверхвысоких потенциалах, недоступных для стандартных марок стали, включая те, что используются в морском судостроении.
Открытие стало неожиданностью для научного сообщества, так как традиционно считалось, что марганец лишь ухудшает антикоррозийные свойства стали. Исследование этого эффекта заняло у команды около шести лет. За это время авторы не только подтвердили свои выводы на атомном уровне, но и перешли к практическому внедрению. На данный момент технология защищена международными патентами, а на одном из заводов в материковом Китае уже произведены первые тонны проволоки из стали SS-H2.
Несмотря на достигнутые успехи, исследователи отмечают, что путь от экспериментальных образцов до готовых промышленных ячеек потребует решения ряда инженерных задач. Предстоит наладить массовый выпуск стальных сеток и пенистых структур для электролизеров. Тем не менее создание материала, способного самостоятельно выстраивать двойную защиту в соленой воде, рассматривается как ключевой этап в развитии глобальной водородной инфраструктуры и переходе к возобновляемым источникам энергии.
