Инженеры Гонконгского университета разработали нержавеющую сталь, способную самостоятельно защищаться от коррозии необычным механизмом, который пока не удаётся полностью объяснить с точки зрения современной науки. Новый материал может стать более доступной заменой дорогому титану при производстве «зелёного» водорода. Исследование, проведённое под руководством профессора Мин Синь Хуана, продолжает многолетний проект университета «Суперсталь».
«Зеленый» водород получают электролизом — расщеплением воды на кислород и водород под действием электричества из возобновляемых источников. При высоком напряжении, особенно если вода морская, обычная сталь быстро разрушается, поэтому ключевые узлы электролизеров — пористые транспортные слои и биполярные пластины — делают из титана. Металл устойчив к коррозии, но его производство энергоемко, а поставки ограничены. Он и так дорогой, и цена на него постоянно растет. В результате капитальные затраты на электролизеры превышают $2000 за киловатт мощности, а сам зеленый водород обходится в $3,8–11,9 за килограмм против $1,5–6,4 у обычного, произведенного из природного газа.
Команда Хуана назвала новый материал SS-H2 и построила его защиту на том, что сами авторы называют последовательной двойной пассивацией — сталь формирует не один, а два защитных слоя один поверх другого: сначала хромовый, затем марганцевый. Первый механизм науке понятен и давно используется в обычной нержавейке. Второй — марганцевая пассивация — не укладывается в существующие модели коррозионной стойкости, и авторы честно называют это открытие необъяснимым при нынешнем уровне знаний. Заявленный эффект впечатляет: снижение стоимости конструкционных материалов примерно в 40 раз по сравнению с титановыми аналогами.
Это не первая громкая заявка проекта «Суперсталь» за последний год. В мае та же лаборатория уже представляла материал со схожими необычными коррозионными свойствами, и нынешняя работа выглядит скорее следующим шагом многолетнего исследования, чем разовой сенсацией.
Однако к этой разработке стоит относиться с осторожным оптимизмом. Когда учёные говорят, что эффект пока «необъясним», это не означает, что материал работает вопреки законам физики: просто исследователи ещё не создали точную теоретическую модель, описывающую этот механизм. На его подтверждение и независимую проверку другими лабораториями могут уйти годы. Кроме того, лабораторный образец и промышленная биполярная пластина для электролизёра — это разные уровни задач: в реальных условиях материал должен долго работать под высокой нагрузкой и в контакте с солёной водой. Поэтому путь от научной статьи до массового производства электролизёров, скорее всего, займёт не один год.
Если сорокакратная экономия подтвердится не только на лабораторных образцах, но и на промышленных стеках электролизеров, соленая вода как сырье для водорода перестанет быть уделом одних лишь пилотных проектов у побережья. А самый главный кандидат на замену природному газу в тяжелой промышленности и морских грузоперевозках станет значительно доступнее и дешевле.
