Hong Kong Üniversitesi'nden (HKU) bir ekip, geleneksel paslanmaz çeliğin temel bir zayıflığını aşan yeni bir paslanmaz çelik geliştirdi — ve bu, yeşil hidrojen üretiminin maliyetini çarpıcı biçimde düşürebilir.
HKU Makine Mühendisliği Bölümü'nden Profesör Mingxin Huang'ın liderliğindeki SS-H2 (hidrojen için paslanmaz çelik) adlı malzeme, sıradan paslanmaz çeliğin dayanamadığı koşullarda şiddetli korozyona direniyor. Tuzlu su elektrolizöründe yeni çelik, hidrojen üretiminde kullanılan titanyum yapısal bileşenlerine benzer performans gösterdi — maliyetin çok küçük bir kısmıyla. Araştırmacılar, malzemenin yapısal malzeme maliyetini yaklaşık 40 kat azaltabileceğini tahmin ediyor. Bulgular Materials Today'de yayımlandı; birçok ülkede patent başvurusu yapıldı ve ikisi şimdiden onaylandı.
Neden önemli: Yeşil hidrojen, elektriğin suyu hidrojen ve oksijene ayırdığı elektrolizle üretiliyor. Ekipmanın zorlu kimyasal ve elektriksel koşullara — özellikle tuz varken — dayanması gerekiyor. Birçok bileşende tercih edilen titanyumun çıkarılması, rafine edilmesi ve işlenmesi pahalı.
Geleneksel paslanmaz çelik sert bir sınıra çarpıyor: koruyucu krom oksit tabakası (Cr2O3) yaklaşık 1000 mV'de daha fazla oksitlenerek transpasif korozyon denen bir bozulmaya girebiliyor. Ancak elektrolizin temel reaksiyonu olan su oksidasyonu, yaklaşık 1600 mV gibi çok daha yüksek bir potansiyel gerektiriyor. Huang'ın ekibi, "sıralı çift pasivasyon" adını verdikleri yöntemle bu sınırı aştı: SS-H2, krom oksit tabakasının üzerinde yaklaşık 720 mV'de başlayan manganez bazlı ikinci bir koruyucu tabaka geliştiriyor. İki tabaka birlikte, klorür içeren ortamlarda 1700 mV'ye ulaşan potansiyellerde korozyona direniyor.
Özellikle dikkat çekici olan manganezin rolü — uzun süredir paslanmaz çeliğin korozyon direncine zararlı kabul edilen bir element. "Başlangıçta buna inanmadık, çünkü hâkim görüş Mn'nin paslanmaz çeliğin korozyon direncini bozduğu yönünde. Mn bazlı pasivasyon, mevcut korozyon bilgisiyle açıklanamayan sezgisel olmayan bir keşif. Ancak atom düzeyinde çok sayıda sonuç sunulunca ikna olduk. Şaşırmış olmanın ötesinde, mekanizmayı kullanmayı dört gözle bekliyoruz," diyor çalışmanın ilk yazarı Dr. Kaiping Yu.
Proje yaklaşık altı yıl sürdü. Şimdi malzeme endüstriye taşınıyor: anakaradaki bir fabrikayla tonlarca SS-H2 tabanlı tel üretildi. "Deneysel malzemelerden su elektrolizörleri için ağ ve köpük gibi gerçek ürünlere geçerken hâlâ zorlu görevler var. Şu anda sanayileşme yolunda büyük bir adım attık," diyor Huang. 10 megavatlık bir PEM elektroliz sistemi bugün yaklaşık 17,8 milyon Hong Kong dolarına mal oluyor ve yapısal bileşenler toplam maliyetin yüzde 53'ünü oluşturabiliyor — SS-H2'nin en büyük kaldıracı tam da burada.
