KHU HÀNH CHÍNH ĐẶC BIỆT HỒNG KÔNG – Media OutReach – Ngày 17 tháng 11 năm 2023 – Một dự án nghiên cứu do Giáo sư Mingxin Huang đến từ Khoa Kỹ thuật Cơ khí, Đại học Hồng Kông (HKU) dẫn đầu đã tạo ra bước đột phá hoàn toàn mới so với thép không gỉ thông thường và thép không gỉ thông thường. phát triển hydro. -sản xuất thép không gỉ (SS-H2).
Đây là một thành tựu lớn nữa của nhóm Giáo sư Mingxin Huang trong dự án “Siêu thép”, tiếp nối sự phát triển của thép không gỉ chống đại dịch COVID-19 vào năm 2021 và danh mục “siêu thép”, siêu bền và siêu cứng vào năm 2017 và năm 2020 tương ứng. .
Loại thép mới do nhóm nghiên cứu phát triển có khả năng chống ăn mòn cao, cho phép ứng dụng tiềm năng trong sản xuất hydro xanh từ nước biển, nơi một giải pháp bền vững mới vẫn đang được triển khai.
Hiệu suất của loại thép mới trong máy điện phân nước muối có thể so sánh với phương pháp công nghiệp hiện nay là sử dụng titan làm thành phần cấu trúc để sản xuất hydro từ nước biển hoặc axit khử muối, trong khi giá thành của thép mới rẻ hơn nhiều.
Khám phá này đã được công bố trên Tạp chí Material Today trong một bài báo có tiêu đề “Chiến lược thụ động kép tuần tự để thiết kế thép không gỉ được sử dụng trong quá trình oxy hóa nước”. (tạm dịch: “Chiến lược thụ động kép tuần tự để thiết kế thép không gỉ dùng để chống lại quá trình oxy hóa nước”. Kết quả nghiên cứu hiện đã được cấp bằng sáng chế ở nhiều nước và 2 trong số đó đã nhận được giấy phép.
Kể từ khi được phát hiện cách đây một thế kỷ, thép không gỉ đã là vật liệu quan trọng được sử dụng rộng rãi trong môi trường ăn mòn. Crom (Cr) là nguyên tố thiết yếu tạo nên khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ. Màng thụ động được tạo ra bằng quá trình oxy hóa crom và bảo vệ thép không gỉ trong môi trường tự nhiên. Thật không may, cơ chế thụ động đơn thông thường dựa trên Cr này đã ngăn cản sự phát triển hơn nữa của thép không gỉ. Do quá trình oxy hóa tiếp theo của Cr2O3 ổn định thành các loại Cr(VI) hòa tan, ăn mòn xuyên thấu có khả năng xảy ra ở thép không gỉ thông thường ở mức ~1000 mV (điện cực calomel bão hòa: điện cực calomel bão hòa. điện cực – SCE), thấp hơn điện áp yêu cầu cho quá trình oxy hóa nước ở ~ 1600 mV.
Ví dụ, thép siêu không gỉ 254SMO là tiêu chuẩn vàng trong số các hợp kim chống ăn mòn gốc Cr và thể hiện khả năng chống rỗ đặc biệt trong nước biển; tuy nhiên, sự ăn mòn xuyên thấu sẽ hạn chế ứng dụng của nó ở điện áp cao hơn.
Sử dụng chiến lược “thụ động kép tuần tự”, nhóm nghiên cứu của Giáo sư Mingxin Huang đã phát triển SS-H2 mới với khả năng chống ăn mòn đặc biệt. Ngoài lớp thụ động dựa trên Cr2O3 đơn lẻ, một lớp dựa trên Mn thứ cấp hình thành phía trên lớp dựa trên Cr trước đó ở khoảng 720 mV. Cơ chế thụ động kép tuần tự ngăn SS-H2 bị ăn mòn trong môi trường clo hóa đến mức điện áp cực cao 1700 mV. SS-H2 đại diện cho một tiến bộ cơ bản so với thép không gỉ thông thường.
“Ban đầu, chúng ta không tin vì có quan điểm phổ biến cho rằng Mn làm suy yếu khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ. Sự thụ động dựa trên mangan là một phát hiện phản trực giác, không thể giải thích được bằng kiến thức hiện tại về khoa học ăn mòn. Tuy nhiên, khi các kết quả sâu hơn ở cấp độ nguyên tử được trình bày, chúng ta đã bị thuyết phục. Ngoài việc ngạc nhiên, chúng ta còn nóng lòng muốn khai thác cơ chế này. »
Từ phát hiện ban đầu về thép không gỉ cải tiến đến đạt được bước đột phá trong hiểu biết khoa học và cuối cùng là chuẩn bị cho công bố chính thức và hy vọng là ứng dụng công nghiệp, nhóm nghiên cứu đã cống hiến gần 6 năm cho công việc này.
Giáo sư Mingxin Huang nhận xét: “Không giống như cộng đồng ăn mòn hiện nay, chủ yếu tập trung vào khả năng chống ăn mòn theo tiềm năng tự nhiên của nó, chúng ta chuyên phát triển các hợp kim có khả năng chống ăn mòn cao. Chiến lược của chúng ta đã khắc phục những hạn chế cơ bản của thép không gỉ thông thường và thiết lập một mô hình phát triển các hợp kim có thể áp dụng có tiềm năng cao. Sự tiến bộ này rất thú vị và dẫn đến các ứng dụng mới.
Hiện nay, đối với các thiết bị điện phân nước trong nước biển đã khử muối hoặc dung dịch axit thì cần phải phủ Ti bằng Au hoặc Pt cho các bộ phận kết cấu. Ví dụ, tổng chi phí của hệ thống bể điện phân PEM 10 megawatt ở giai đoạn hiện tại là khoảng 17,8 triệu USD Hồng Kông (HKD), trong đó các thành phần cấu trúc đóng góp 53% tổng chi phí. Bước đột phá do nhóm của Giáo sư Mingxin Huang thực hiện giúp có thể thay thế các bộ phận kết cấu đắt tiền này bằng thép tiết kiệm hơn. Việc sử dụng SS-H2 được ước tính sẽ giảm chi phí vật liệu kết cấu khoảng 40 lần, thể hiện tiền đề tuyệt vời cho các ứng dụng công nghiệp.
Giáo sư Mingxin Huang cho biết thêm: “Từ vật liệu thử nghiệm đến các sản phẩm thực tế như lưới và bọt cho máy điện phân nước, vẫn còn những nhiệm vụ khó khăn phải hoàn thành. Hiện nay, chúng ta đã tiến một bước lớn theo hướng công nghiệp hóa. Hàng tấn dây làm từ SS-H2 được sản xuất với sự hợp tác của một nhà máy ở Trung Quốc đại lục. Chúng tôi đang hướng tới ứng dụng SS-H2 tiết kiệm hơn trong sản xuất hydro từ các nguồn tái tạo.
Liên kết đến bài viết: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1369702123002390
Bấm vào đây để xem đoạn video ngắn cho thấy thép không gỉ mới tạo ra hydro trong nước muối như thế nào.
Thẻ bắt đầu bằng #: #HKU
Nguồn xuất bản hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung của quảng cáo này..
Thẻ bắt đầu bằng #: #HKU
Đơn vị phát hành hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung của thông báo này.