港大工程团队超级钢项目又一重大突破 成功研发制氢用不锈钢

互联网2023-11-17

香港 -Media OutReach- 2023年11月17日 - 香港大学(港大)机械工程系黄明欣教授领导的「超级钢」研发项目取得重大突破,团队研发 "制氢用不锈钢"崭新超级钢材,其耐盐水腐蚀和制氢表现,远优于任何传统及商业用不锈钢。

黄明欣教授和余开平博士

这是黄明欣教授工程团队继研发杀灭新冠病毒的不锈钢材(2021年)、超强超韧(2017年及2020年)超级钢材,新超级钢材研发工作又一重要突破。

目前工业制氢主要利用碱性或中性(弱酸性)溶液,海水作为制氢来源,一般需要经过淡化,电解槽的结构部件通常采用镀金或铂的纯钛材料,成本昂贵。

团队研发的「制氢用不锈钢」可在盐水中直接产氢,亦可替换纯钛结构部件,使得结构部件成本便宜数十倍,更为目前仍处于研究和开发阶段的海水制氢技术,提供可行并具经济效益的潜在解决方案。

研究成果已在材料科學領域的旗艦期刊《今日材料》(Materials Today)發表,題為"A sequential dual-passivation strategy for designing stainless steel used above water oxidation"。

新超级钢材正在申请多国专利,有两项已得到授权,并有业界表达合作开发的兴趣。

不锈钢自一个世纪前被发现以来,一直是耐腐蚀的重要材料,广泛应用于建筑、交通运输、食品、医疗等领域。 不锈钢是一种合金,铬(chromium)元素的添加是其耐腐蚀的关键所在。 通过铬的氧化而形成的钝化膜(铬钝化),可在自然环境中保护不锈钢不被腐蚀。 然而,当铬进一步氧化形成可溶性六价铬,会出现过钝化腐蚀的现象,阻碍了不锈钢的耐腐蚀性能,这通常在约1,000 mV(饱和甘汞, SCE)发生 ,低于电解水制氢的约1,600mV工作电位。

目前铬基防腐合金的标杆是254SMO超级不铖钢,其在海水中具有优异的抗腐蚀能力;然而,过钝化腐蚀限制了其在更高电位下的应用。

港大黄明欣教授团队采用了一种全新的「连续双钝化」策略,开发出具有前所未有耐腐蚀性能的新型「制氢用不锈钢」。 与传统单层钝化膜不同,新型不锈钢在铬基钝化膜的基础上形成了一层全新的锰(Manganese)基钝化膜。 这种铬锰双钝化的组合可保护新型不锈钢在氯化物介质中耐腐蚀至1700 mV,与传统不锈钢相比,抗腐蚀能力大幅提升。

"当初我们并不相信锰基钝化这一发现,这是反直觉的,当前知识无法解释,因为普遍的观点认为锰会损害不锈钢的耐腐蚀性。 然而,当我们进一步研究,对这现象取得更多原子层面的证据,终于被说服了。 惊讶之余,我们更加迫不及待地想利用这一机制。" 论文的第一作者、黄教授的学生余开平博士说。

从发现锰基钝化到科学理论的突破,至研究结果正式发表开启新型不锈钢工业化应用之门,团队花了近六年的时间。

"与当前腐蚀界主要关注自然电位下的腐蚀不同,我们专注于开发耐高电位腐蚀合金,'连续双钝化'克服了传统不锈钢的热力学局限性,提供了一种适用于耐电位合金开发的范例。 这一突破令人兴奋,并开拓了全新的应用领域。" 黄教授说。

目前利用淡化的海水或酸性溶液制氢,使用昂贵的镀金或铂的纯钛材料作为电解槽结构部件,现阶段功率为10兆瓦的PEM电解槽设备总体成本约为1,780万港元,其中结构件成本比重可高达53%,团队研发的新型不锈钢有望将结构材料成本降低约40倍。

"这展示出巨大的工业应用价值。 然而,从实验材料到工业化产品,必然面临着各种挑战。 我们与中国内地一家工厂合作,成功制造以吨计的新型不锈钢钢丝,作更多的测试,期望将这具经济效益的钢材推进应用到可再生能源制氢,向工业化迈进。" 黄教授补充说。

論文連結:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1369702123002390

按此观看新型「制氢用不锈钢」在盐水中产出氢气的短片。

免责声明

本文登载此文出于传递更多信息之目的,并不意味着赞同其观点或证实其描述。其原创性以及文中陈述文字和内容未经本站证实,对本文以及其中全部或者部分内容、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺,请读者仅作参考,并请自行核实相关内容。如有稿件内容、版权等问题请联系QQ:211544606

香港会计师公会理事会访问北京 拜访财政部

香港 -Media OutReach Newswire- 2024年6月13日 - 香港会计师公会(公会)领导层及理事会代

两项居家养老团标正式发布实施!这家险企又

养老服务标准化建设再传进展。日前,由平安人寿、平安健康等单位联合编制的《居家养老远程

碧云泉T5 Pro:高温夏日,尽享智能净水煮茶

近日,随着全国多地迎来高温天气,人们急需寻找避暑降温的良方。此时,一杯芬芳的茶水,不

桥彼道宣布完成新一轮证券化融资 联手汇丰

香港 -Media OutReach Newswire- 2024年6月12日 - 亚洲领先的金融科技平台桥彼道 (Qupital)

2024上海“随申码”应用创新大赛报名进入倒

2024上海“随申码”应用创新大赛6月30日初赛报名及作品提交截止,目前已进入参赛倒计时啦,欢

沈阳市第十四届龙舟大奖赛燃情开赛

【新华企业资讯6月8日】6月8日,沈阳都市圈第三届龙舟邀请赛暨沈阳市第十四届龙舟大奖赛在

IT News Africa宣布召开2024年非洲数字金融

南非约翰内斯堡 -Media OutReach Newswire- 2024年6月7日 - 非洲金融业正在为IT News Afric

正月初六至初八,阀门行业盛会邀您集结厦门

01 首届免费优待 我们诚意满满 本届展会在厦门国际博览中心举行,作为福建省最大的会展中

东京迪士尼海洋“梦幻泉乡”今日开业

日本千叶县浦安市 - Media OutReach Newswire - 2024年6月7日 - 东京迪士尼海洋第8座主题海

中国银联:“低头捡星光” 守护三江源

三江源被称作地球第三极,位于青藏高原腹地,青海省西南部,是长江、黄河、澜沧江的发源地