Forskare vid University of Hong Kong (HKU) har utvecklat ett genombrott inom materialteknik som kan förändra spelplanen för grön vätgasproduktion. Det nya stålet, döpt till SS-H2, uppvisar egenskaper som tidigare ansågs omöjliga och kan drastiskt sänka kostnaderna för storskalig elektrolys.
Ett forskarlag under ledning av professor Mingxin Huang vid HKU:s institution för maskinteknik har presenterat ett nytt rostfritt stål speciellt framtaget för produktion av vätgas. Materialet är designat för att motstå den extrema korrosion som uppstår vid kontakt med havsvatten och de höga elektriska spänningar som krävs vid framställning av grön vätgas.
En oväntad lösning på korrosionsproblemet
Konventionellt rostfritt stål förlitar sig på en passiv film av kromoxid (Cr2O3) för att skydda mot rost. Detta skydd bryts dock ner vid ungefär 1000 mV, vilket är långt under de cirka 1600 mV som krävs för vattenoxidation.
Lösningen som SS-H2 introducerar kallas för ”sequential dual-passivation”. Utöver det vanliga kromlagret bildas ett andra, manganbaserat lager vid ungefär 720 mV. Detta sekundära lager skyddar stålet upp till en ultrahög potential på hela 1700 mV.
Upptäckten beskrivs som kontraintuitiv av forskarna, då mangan tidigare har ansetts försämra korrosionsbeständigheten i rostfritt stål. Resultatet är ett material som trotsar tidigare vetenskapliga antaganden.
Dramatiska kostnadsminskningar
Genombrottet har en enorm ekonomisk potential. I dagens PEM-elektrolyssystem (Proton Exchange Membrane) används ofta dyra titankomponenter för att hantera de korrosiva miljöerna. Dessa kan stå för så mycket som 53 procent av kostnaden för ett 10-megawattsystem.
Enligt forskarlagets uppskattningar skulle ett byte från titan till SS-H2 kunna minska kostnaderna för strukturellt material med cirka 40 gånger.
Från labb till industri
Projektet har redan rört sig bortom teoretisk forskning. Patent har beviljats i flera länder och industriell produktion har inletts. En fabrik i Fastlandskina har redan producerat flera ton tråd baserad på SS-H2.
Viktiga punkter om SS-H2:
- Extrem tålighet: Klarar upp till 1700 mV, jämfört med 1000 mV för vanligt stål.
- Dubbelt skydd: Använder en unik strategi med två skyddande lager (krom och mangan).
- Ekonomisk vinst: Kan sänka materialkostnader för elektrolyssystem med upp till 40 gånger.
- Industriell mognad: Redan i produktion och skyddat av internationella patent.
Detta forskningsarbete är en del av HKU:s ”Super Steel”-projekt, som tidigare rönt framgångar med bland annat ett stål som bekämpar COVID-19 (2021) samt ultrastarka ståltyper under 2017 och 2020.
