Prelomová „superoceľ“ umožní trvalo udržateľnú výrobu zeleného vodíka

Výskumný projekt vedený Mingxin Huangom, profesorom na Katedre strojného inžinierstva Hongkonskej univerzity (HKU), naznačuje pozoruhodný pokrok v technológii nehrdzavejúcej ocele, ktorý môže spôsobiť revolúciu v oblasti výroby zeleného vodíka. Takzvaná nehrdzavejúca oceľ pre vodík (stainless steel for hydrogen – SS-H2) otvára cestu pre nákladovo efektívne a korózii odolné konštrukčné komponenty v systémoch elektrolýzy vody, ktoré ponúkajú sľubné riešenie na udržateľnú výrobu vodíka. 

SS-H2 je výsledok šesťročného špecializovaného výskumu a má výnimočnú odolnosť proti korózii, najmä v prostredí so slanou vodou. Mohol by sa využiť v procesoch výroby zeleného vodíka z morskej vody. Výkon ocele pri elektrolýze slanej vody sa zhoduje s titánom, ktorý sa v súčasnej priemyselnej praxi používa na konštrukčné diely, ale jej cena je výrazne nižšia. Tím profesora Huanga dosiahol tento výkon prostredníctvom stratégie „sekvenčnej duálnej pasivácie“. Tento inovatívny prístup kombinuje dve pasivačné vrstvy, jednu na báze chrómu a druhú na mangáne, výsledkom čoho je zliatina nehrdzavejúcej ocele s bezkonkurenčnou odolnosťou proti korózii.

Vrstva na báze Mn sa tvorí navrchu vrstvy na báze Cr, čím účinne zabraňuje korózii v chloridových médiách až do ultravysokého potenciálu 1700 mV. To predstavuje zásadný prelom v technológii nehrdzavejúcej ocele, ktorý rieši dlhodobé obmedzenia konvenčnej nehrdzavejúcej ocele. Jedným z najvýznamnejších dôsledkov tohto objavu je potenciálne zníženie nákladov v systémoch výroby zeleného vodíka.

V súčasnosti konštrukčné komponenty vodných elektrolyzérov v odsolenej morskej vode alebo kyslých roztokoch vyžadujú drahý titán potiahnutý zlatom alebo platinou. Nehrdzavejúca oceľ je kľúčový materiál v korozívnych prostrediach už viac ako storočie, pričom jej odolnosť proti korózii závisí predovšetkým od prítomnosti chrómu. Na nehrdzavejúcej oceli sa oxidáciou chrómu vytvára pasívny film, ktorý ju chráni pred koróziou v prírodnom prostredí. Jednoduchý pasivačný mechanizmus spoliehajúci sa na chróm však má obmedzenie.

Stabilná pasívna vrstva Cr₂O₃ sa môže ďalej oxidovať na rozpustné formy Cr(VI), čo vedie k transpasívnej korózii, ktorá sa zvyčajne vyskytuje pri potenciáloch nižších, ako sú potrebné na oxidáciu vody. Dokonca aj super nehrdzavejúca oceľ 254SMO je náchylná na transpasívnu koróziu pri vyšších potenciáloch. Tím profesora Huanga sa s touto výzvou vyrovnal vývojom SS-H2 pomocou prístupu sekvenčnej duálnej pasivácie, ktorý prekonal obmedzenia bežnej nehrdzavejúcej ocele.

Dodatočná pasivačná vrstva na báze Mn vytvorená navrchu vrstvy na báze Cr pri približne 720 mV úspešne zabránila korózii v prostrediach bohatých na chloridy až do pôsobivého potenciálu 1700 mV. Technológia SS-H2 postupne smeruje k industrializácii a jej cenová dostupnosť a pozoruhodná odolnosť proti korózii môže otvoriť nové možnosti vo výrobe zeleného vodíka a v iných aplikáciách.

Zdroj: thebrighterside.news.