Un projet de recherche dirigé par le professeur Mingxin Huang du Département de génie mécanique de l’Université de Hong Kong (HKU) a réalisé une toute nouvelle avancée par rapport à l’acier inoxydable conventionnel et au développement de l’acier inoxydable pour l’hydrogène (SS-H2).
Il s’agit d’une autre réalisation majeure de l’équipe du professeur Huang dans son projet « Super Metal », après le développement de l’acier inoxydable anti-COVID-19 en 2021, et du Tremendous Steel extremely-résistant et extremely-résistant en 2017 et 2020 respectivement.
Le nouvel acier développé par l’équipe présente une résistance élevée à la corrosion, ce qui permet son application potentielle pour la creation d’hydrogène vert à partir de l’eau de mer, où une nouvelle resolution resilient est encore en préparation.
Les performances du nouvel acier dans un électrolyseur d’eau salée sont comparables à la pratique industrielle actuelle utilisant le titane comme pièces structurelles pour produire de l’hydrogène à partir d’eau de mer dessalée ou d’acide, tandis que le coût du nouvel acier est beaucoup moins cher.
La découverte a été publiée dans Resources These days dans un article intitulé « Une stratégie séquentielle de double passivation pour la conception de l’acier inoxydable utilisé au-dessus de l’oxydation de l’eau ». Les résultats de la recherche font actuellement l’objet de demandes de brevet dans plusieurs pays, et deux d’entre eux ont déjà obtenu une autorisation.
Depuis sa découverte il y a un siècle, l’acier inoxydable a toujours été un matériau significant largement utilisé dans les environnements corrosifs. Le chrome est un élément essentiel pour établir la résistance à la corrosion de l’acier inoxydable. Un movie passif est généré par l’oxydation du chrome (Cr) et protège l’acier inoxydable dans les environnements naturels. Malheureusement, ce mécanisme conventionnel de passivation unique basé sur Cr a stoppé les progrès de l’acier inoxydable. En raison de l’oxydation ultérieure du Cr2O3 stable en espèces solubles de Cr(VI), une corrosion transpassive se produit inévitablement dans l’acier inoxydable conventionnel à ~ 1 000 mV (électrode au calomel saturée, SCE), ce qui est inférieur au potentiel requis pour l’oxydation de l’eau à ~ 1 600 mV.
Le tremendous acier inoxydable 254SMO, par exemple, est une référence parmi les alliages anticorrosion à base de Cr et présente une résistance supérieure aux piqûres dans l’eau de mer cependant, la corrosion transpassive limite son application à des potentiels moreover élevés.
En utilisant une stratégie de « double passivation séquentielle », l’équipe de recherche du professeur Huang a développé le nouveau SS-H2 doté d’une résistance supérieure à la corrosion. En additionally de la couche passive one of a kind à foundation de Cr2O3, une couche secondaire à foundation de Mn se forme sur la couche précédente à foundation de Cr à approximativement 720 mV. Le mécanisme séquentiel de double passivation empêche le SS-H2 de se corroder dans des milieux chlorés jusqu’à un potentiel ultra-élevé de 1 700 mV. Le SS-H2 constitue une avancée fondamentale par rapport à l’acier inoxydable conventionnel.
« Au départ, nous n’y croyions pas automobile l’opinion dominante est que le Mn altère la résistance à la corrosion de l’acier inoxydable. La passivation à foundation de Mn est une découverte contre-intuitive, qui ne peut être expliquée par les connaissances actuelles en science de la corrosion. Cependant, lorsque de nombreux atomes atomiques « Au-delà de la surprise, nous avons hâte d’exploiter le mécanisme », a déclaré le Dr Kaiping Yu, premier auteur de l’article, dont la thèse est supervisée par le professeur Huang.
De la découverte initiale de l’acier inoxydable innovant à la réalisation d’une percée dans la compréhension scientifique, en passant par la préparation de la publication officielle et, espérons-le, de son software industrielle, l’équipe a consacré près de six ans à ce travail.
« À la différence de la communauté actuelle de la corrosion, qui se concentre principalement sur la résistance aux potentiels naturels, nous sommes spécialisés dans le développement d’alliages résistants à haut potentiel. Notre stratégie a surmonté la limitation fondamentale de l’acier inoxydable conventionnel et a établi un paradigme pour le développement d’alliages applicables à des potentiels élevés. Cette avancée est passionnante et apporte de nouvelles purposes. » » a déclaré le professeur Huang.
À l’heure actuelle, pour les électrolyseurs d’eau dans de l’eau de mer dessalée ou des answers acides, des composants structurels coûteux en Ti recouverts d’Au ou de Pt sont nécessaires. Par exemple, le coût complete d’un système de réservoir d’électrolyse PEM de 10 mégawatts dans sa period actuelle est d’environ 17,8 hundreds of thousands de dollars de Hong Kong, les composants structurels contribuant jusqu’à 53 % de la dépense globale. La percée réalisée par l’équipe du professeur Huang permet de remplacer ces composants structurels coûteux par de l’acier, de manière additionally économique. Comme estimé, l’utilisation du SS-H2 devrait réduire le coût des matériaux de framework d’environ 40 fois, démontrant ainsi un grand potentiel d’applications industrielles.
« Des matériaux expérimentaux aux produits réels, tels que des mailles et des mousses, pour les électrolyseurs d’eau, il reste encore des tâches difficiles à accomplir. Actuellement, nous avons fait un grand pas vers l’industrialisation. Des tonnes de fil à foundation de SS-H2 ont été produites en collaboration. avec une usine du continent. Nous progressons dans l’application du SS-H2, additionally économique, dans la output d’hydrogène à partir de sources renouvelables », a ajouté le professeur Huang.
