Νέος χάλυβας με μικρότερο κόστος για παραγωγή πράσινου Η2

Η δημοσίευσή της έγινε στο Materials Today στο έγγραφο με τίτλο «Μια διαδοχική στρατηγική διπλής παθητικοποίησης για τον σχεδιασμό ανοξείδωτου χάλυβα που χρησιμοποιείται πάνω από την οξείδωση του νερού».

Ο καινούργιος χάλυβας παρουσιάζει αντοχή στη διάβρωση και κατασκευάζεται με μειωμένο κόστος.

Τα ερευνητικά επιτεύγματα υποβάλλονται επί του παρόντος για διπλώματα ευρεσιτεχνίας σε πολλές χώρες και σε 2 από αυτές έχει ήδη χορηγηθεί άδεια.

4^η ανακάλυψη τα τελευταία 7 χρόνια

Το ερευνητικό πρόγραμμα με επικεφαλής τον καθηγητή Mingxin Huang στο Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών του Πανεπιστημίου του Χονγκ Κονγκ (HKU) σηματοδοτεί ένα άλλο σημαντικό επίτευγμα της ομάδας του προαναφερόμενου επιστήμονα στο έργο «Super Steel» της.

Από την αρχική ανακάλυψη του καινοτόμου ανοξείδωτου χάλυβα μέχρι την επίτευξη μιας σημαντικής καινοτομίας στην επιστημονική κατανόηση και τελικά την προετοιμασία για την επίσημη δημοσίευση, η ομάδα αφιέρωσε σχεδόν 6 χρόνια στο έργο.

Τα προηγούμενα έργα ήταν ο ανοξείδωτος κατά του COVID-19 χάλυβας το 2021, ο εξαιρετικά ισχυρός και ο σκληρός Super Steel το 2017 και το 2020 αντίστοιχα.

Καινοτομίες - Πλεονεκτήματα του νέου χάλυβα

Ο νέος χάλυβας που αναπτύχθηκε από την ομάδα παρουσιάζει υψηλή αντοχή στη διάβρωση (το χρώμιο είναι ένα βασικό στοιχείο για τη δημιουργία της αντοχής στη διάβρωση του ανοξείδωτου χάλυβα), επιτρέποντας την πιθανή εφαρμογή του για παραγωγή πράσινου υδρογόνου από θαλασσινό νερό, όπου μια νέα βιώσιμη λύση βρίσκεται ακόμη στα σκαριά.

Η απόδοση του νέου χάλυβα σε έναν ηλεκτρολύτη θαλασσινού νερού είναι συγκρίσιμη με την τρέχουσα βιομηχανική πρακτική που χρησιμοποιεί τιτάνιο ως δομικά μέρη για την παραγωγή υδρογόνου από αφαλατωμένο θαλασσινό νερό ή οξύ, ενώ το κόστος του νέου χάλυβα είναι πολύ φθηνότερο.

Χρησιμοποιώντας μια στρατηγική «διαδοχικής διπλής παθητικοποίησης», η ερευνητική ομάδα του καθηγητή Huang ανέπτυξε το νέο SS-H2 με ανώτερη αντοχή στη διάβρωση.

Εκτός από το μοναδικό παθητικό στρώμα που βασίζεται στο Cr2O3, ένα δευτερεύον στρώμα με βάση το Mn σχηματίζεται στο προηγούμενο στρώμα με βάση το Cr στα 720 mV.

Ο μηχανισμός διαδοχικής διπλής παθητικοποίησης αποτρέπει τη διάβρωση του SS-H2 σε μέσα χλωρίου σε εξαιρετικά υψηλό δυναμικό 1700 mV. Το SS-H2 επιδεικνύει μια θεμελιώδη ανακάλυψη σε σχέση με τον συμβατικό ανοξείδωτο χάλυβα.

«Αρχικά δεν το πιστέψαμε γιατί επικρατεί η άποψη ότι το Mn μειώνει την αντοχή στη διάβρωση του ανοξείδωτου χάλυβα.

Η παθητικοποίηση με βάση το Mn είναι μια αντιδιαισθητική ανακάλυψη, η οποία δεν μπορεί να εξηγηθεί από τις τρέχουσες γνώσεις στην επιστήμη της διάβρωσης.

Ανυπομονούμε να εκμεταλλευτούμε τον μηχανισμό», είπε ο Δρ Kaiping Yu (ο πρώτος συντάκτης του άρθρου του οποίου το διδακτορικό επιβλέπεται από τον καθηγητή Huang).

«Ειδικευόμαστε στην ανάπτυξη κραμάτων υψηλής αντοχής. Η στρατηγική μας ξεπέρασε τον θεμελιώδη περιορισμό του συμβατικού ανοξείδωτου χάλυβα και καθιέρωσε ένα παράδειγμα ανάπτυξης κράματος που μπορεί να εφαρμοστεί σε υψηλές δυνατότητες.

Αυτή η ανακάλυψη είναι συναρπαστική και φέρνει νέες εφαρμογές», είπε ο καθηγητής Huang.

Μέχρι στιγμής το κόστος δεν αλλάζει

Προς το παρόν, για ηλεκτρόλυση νερού σε αφαλατωμένο θαλασσινό νερό ή διαλύματα οξέος, απαιτείται ακριβό Ti επικαλυμμένο με Au- ή Pt για δομικά εξαρτήματα.

Για παράδειγμα, το συνολικό κόστος ενός συστήματος δεξαμενής ηλεκτρόλυσης PEM 10 μεγαβάτ στο τρέχον στάδιο είναι περίπου 17,8 εκατομμύρια δολάρια HK, με τα δομικά στοιχεία να συμβάλλουν έως και το 53% της συνολικής δαπάνης.

Αισιοδοξία για μελλοντική μείωση του κόστους

Η ανακάλυψη που έγινε από την ομάδα του καθηγητή Huang καθιστά δυνατή την αντικατάσταση αυτών των ακριβών δομικών στοιχείων με πιο οικονομικά χάλυβα.

Όπως εκτιμάται, η χρήση του SS-H2 αναμένεται να μειώσει το κόστος του δομικού υλικού κατά περίπου 40 φορές, αποδεικνύοντας ένα μεγάλο προσκήνιο βιομηχανικών εφαρμογών.

Αυτό μοιάζει με μια πραγματική βελτίωση για τη χρήση του χάλυβα στην παραγωγή υδρογόνου. Η εξοικονόμηση πόρων για τη δημιουργία μιας μονάδας παραγωγής θα μπορούσε να μειωθεί κατά πολύ.

Όμως, οι κίνδυνοι που εμπλέκονται τόσο στα οικονομικά όσο και στην ασφάλεια είναι σημαντικοί και θα απαιτήσουν ορισμένες εντατικές δοκιμές προτού οι υπεύθυνοι μηχανικοί κάνουν αλλαγή.

Αυτό που ελπίζει κανείς είναι ένας χάλυβας με πολύ χαμηλή διαπερατότητα και πορώδες στο Η ή το Η2. Το καλύτερο από όλα αυτά τα τεστ θα προσφέρουν μια λύση υψηλής πίεσης για επεξεργασία και αποθήκευση.

www.worldenergynews.gr