材料成本降低约40倍！港大团队成功研发“制氢用不锈钢”

文章来源：中国新闻网、全球氢能

11月14日，香港大学机械工程系黄明欣教授团队召开记者会宣布，团队成功研发“制氢用不锈钢”，其耐盐水腐蚀能力和制氢表现远优于传统不锈钢，若实现工业应用后将大幅降低电解海水制氢成本，从而为氢能产业发展和实现碳达峰、碳中和作出贡献。

据了解，目前利用淡化海水或酸性溶液制氢，通常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1780万港元，其中结构件成本比重可高达53%，黄明欣教授团队研发的新型不锈钢有望将结构材料成本降低约40倍。

资料显示，黄明欣教授团队通过采用一种新的"顺序双钝化"策略，可以克服单一钝化机制的根本限制，从而进一步提高不锈钢的耐腐蚀性能。具体来说，低电位钝化的Cr和高电位钝化的Mn形成了连续生长的钝化膜，阻止了在氯化物介质中的腐蚀。虽然Mn在开发先进合金和功能氧化物等方面具有巨大的优势，但它往往被认为是一种有害的合金元素，会恶化不锈钢的防腐性能。本工作还表明，有害的Mn可以在先前的Cr基层组织分解之前通过钝化转化为有益的Mn，从而防止其过钝化溶解，并显著提高保护电位。这种迷人的组合使我们的不锈钢具有非凡的耐腐蚀性。相关研究成果以题“A sequential dual-passivation strategy for designing stainless steel used above water oxidation”发表在期刊《materials today》上。

黄明欣表示，“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，使结构部件成本便宜数十倍，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解决方案。“我们与内地一家工厂合作，成功制造数以吨计的新型不锈钢钢丝来做更多的测试，期望将这种极具经济效益的钢材应用到氢能领域。”他说。

“这种新型钢材的发现过程充满偶然性。”黄明欣在接受中新社记者采访时坦言，刚开始只是想开发一种性能很好的不锈钢。没想到做完后，发现它在很高的电位下发生电解水时仍然不腐蚀。“这出乎我们的意料。后来我们在原子尺度上发现了科学原理，现在我们希望把它推向应用。”

黄明欣表示，从发现这种新型钢材到研究结果正式发表开启应用之门，团队花了近六年的时间。目前研究论文已在材料科学领域期刊《今日材料》(Materials Today)发表。“制氢用不锈钢”正在申请多国专利，有两项已得到授权，并有氢能企业表达合作兴趣。

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