Инженерные разборы, кейсы Aspen HYSYS, патенты и технологии ежедневно в Telegram.
Университет Гонконга создал суперсталь SS-H2 для дешевого производства водорода
Материаловеды Гонконгского университета представили суперсталь SS-H2, устойчивую к агрессивной среде PEM-электролизеров. Материал позволяет заменить дорогой титан в реакторах, снижая стоимость конструкционных компонентов примерно в 40 раз. Разработка находится на уровне TRL 5 и ищет индустриальных партнеров для масштабирования.
Университет Гонконга создал суперсталь SS-H2 для дешевого производства водорода
Новости науки
из исследовательских организаций
«Не поддаётся объяснению» — новая суперсталь ошеломила учёных
Дата: 11 августа 2026 г.
Источник: Гонконгский университет (The University of Hong Kong)
Кратко:
Учёные создали необычайно коррозионно-стойкую нержавеющую сталь, которая может заменить дорогостоящие титановые компоненты, используемые для производства «зелёного» водорода. Этот прорыв способен примерно в 40 раз снизить стоимость конструкционных материалов и сделать производство водорода на основе морской воды значительно более экономичным.
Подпись к иллюстрации:
Новая нержавеющая сталь способна выдерживать экстремальную коррозионную нагрузку морской воды и одновременно существенно удешевлять производство «зелёного» водорода. Источник: Гонконгский университет.
Полный текст
Команда Гонконгского университета (HKU) разработала новый тип нержавеющей стали, способный преодолеть главное ограничение обычной нержавеющей стали и потенциально снизить стоимость производства «зелёного» водорода.
Под руководством профессора Минсинь Хуана (Mingxin Huang) с кафедры машиностроения Гонконгского университета исследователи создали нержавеющую сталь для водорода — SS-H₂. Этот материал предназначен для работы в условиях сильной коррозии, которые обычная нержавеющая сталь выдержать не может.
Данная разработка — последний результат проекта профессора Хуана «Super Steel». Ранее его группа создала нержавеющую сталь с анти-COVID-свойствами в 2021 году, а также чрезвычайно прочные и вязкие формы суперстали в 2017 и 2020 годах.
Новая сталь для «зелёного» водорода
SS-H₂ особенно перспективна благодаря своей коррозионной стойкости. Это свойство может сделать её полезной в системах, которые производят «зелёный» водород с использованием морской воды, — области, где исследователи всё ещё ищут практичные и устойчивые технологии.
Водород можно получать с помощью электролиза — процесса, в котором электричество разделяет воду на водород и кислород. Когда такая электроэнергия получена из возобновляемых источников, образующееся топливо часто называют «зелёным» водородом. Однако оборудование для электролиза должно выдерживать сложные химические и электрические условия, особенно при наличии соли.
В электролизёре с солёной водой новая сталь показала характеристики, сопоставимые с титановыми конструкционными компонентами, которые в настоящее время используются для производства водорода из опреснённой морской воды или кислых растворов. Ключевое различие — стоимость: SS-H₂ значительно дешевле.
Результаты опубликованы в журнале Materials Today в статье под названием «A sequential dual-passivation strategy for designing stainless steel used above water oxidation». Исследователи подали заявки на патентование технологии в нескольких странах; два патента уже выданы.
Почему обычная нержавеющая сталь имеет предел
Нержавеющая сталь используется уже около века и стала одним из важнейших материалов для применений, где важна коррозионная стойкость. Своей долговечностью она во многом обязана хрому.
Когда хром (Cr) в стали реагирует с окружающей средой, на поверхности образуется тонкая защитная плёнка. Этот пассивный слой помогает предотвратить дальнейшую коррозию основного металла.
Однако у обычных нержавеющих сталей такая защита имеет важное ограничение. Защитный оксид хрома Cr₂O₃ может подвергаться дальнейшему окислению с образованием растворимых соединений Cr(VI). Как только это происходит, поверхность может перейти в форму деградации, известную как транспассивная коррозия.
В обычной нержавеющей стали этот процесс может протекать при потенциале около ~1000 мВ (относительно насыщенного каломельного электрода, SCE). Окисление воды — необходимая реакция при электролизе — требует существенно более высокого потенциала, около ~1600 мВ. Это несоответствие не позволяло эффективно использовать обычную нержавеющую сталь в некоторых высоковольтных электрохимических применениях.
Даже супернержавеющая сталь 254SMO, считающаяся эталонным хромсодержащим коррозионно-стойким сплавом с отличной стойкостью к питтингу в морской воде, сталкивается с этой проблемой. Её коррозионная стойкость снижается, когда электрический потенциал становится достаточно высоким.
Неожиданный второй защитный слой
Группа Хуана нашла способ обойти это давнее ограничение с помощью того, что исследователи называют «последовательной двойной пассивацией».
Вместо того чтобы полагаться только на традиционный защитный слой оксида хрома, сталь SS-H₂ формирует поверх него ещё один защитный слой. Этот второй слой основан на марганце и начинает формироваться при потенциале около ~720 мВ.
Вместе два слоя позволяют стали противостоять коррозии в средах, содержащих хлориды, при потенциалах до 1700 мВ. Хлориды, в большом количестве присутствующие в морской воде, особенно агрессивны по отношению ко многим металлам и могут вызывать локальную коррозию.
Достижение 1700 мВ важно, поскольку этот показатель выводит материал за пределы потенциала, необходимого для окисления воды. Поэтому исследователи рассматривают SS-H₂ как фундаментальный прорыв по сравнению с обычной нержавеющей сталью.
Особенно поразительным этот результат делает роль марганца. Традиционно марганец считался вредным для коррозионной стойкости нержавеющей стали.
«Сначала мы не верили в это, потому что преобладает мнение, что Mn ухудшает коррозионную стойкость нержавеющей стали. Пассивация на основе Mn — это противоинтуитивное открытие, которое невозможно объяснить современными знаниями в области коррозионной науки. Однако, когда были представлены многочисленные результаты, полученные на атомном уровне, мы убедились. Помимо удивления, мы с нетерпением ждём возможности использовать этот механизм», — сказал доктор Кайпин Юй (Kaiping Yu), первый автор исследования, выполняющий докторскую диссертацию под руководством профессора Хуана.
Почти шесть лет исследований
Проект занял почти шесть лет: от открытия необычной стали до усилий по пониманию того, почему она ведёт себя именно так на атомном уровне. В итоге работа продвинулась к публикации и возможному промышленному применению.
Вместо того чтобы сосредоточиваться на том, как сплавы сопротивляются коррозии в обычных условиях, группа Хуана сконцентрировалась на разработке материалов, которые остаются стабильными при гораздо более высоких электрических потенциалах.
«В отличие от современного сообщества исследователей коррозии, которое в основном сосредоточено на сопротивлении при естественных потенциалах, мы специализируемся на разработке сплавов, устойчивых к высоким потенциалам. Наша стратегия преодолела фундаментальное ограничение обычной нержавеющей стали и установила парадигму разработки сплавов, применимую при высоких потенциалах. Этот прорыв захватывает и открывает новые применения», — сказал профессор Хуан.
Возможное 40-кратное снижение стоимости материалов
Экономические последствия могут быть значительными.
Электролизёры, работающие на опреснённой морской воде или кислых растворах, в настоящее время требуют дорогостоящих титановых компонентов с покрытием из золота или платины. Эти материалы могут составлять большую часть стоимости электролизной системы.
По оценкам исследователей, 10-мегаваттная система PEM-электролиза сейчас стоит примерно 17,8 млн гонконгских долларов (HK$17.8 million). PEM означает электролиз с протонообменной мембраной — технологию, в которой электрическая мембранная система расщепляет воду на водород и кислород.
На конструкционные компоненты может приходиться до 53% общей стоимости системы.
Исследователи полагают, что SS-H₂ может заменить часть дорогих компонентов гораздо более экономичной сталью. По их оценкам, применение нового материала может примерно в 40 раз снизить стоимость конструкционных материалов, что даёт значительный потенциал для промышленного производства водорода.
Из лаборатории — в промышленность
До широкого внедрения материала необходимо решить важные инженерные задачи. Электролизёрам требуются компоненты практичной формы — например, металлические сетки и пены, поэтому одних лабораторных результатов недостаточно.
Тем не менее исследователи уже начали продвигать SS-H₂ к крупномасштабному производству.
«От экспериментальных материалов до реальных продуктов, таких как сетки и пены для электролизёров воды, ещё предстоит решить сложные задачи. Сейчас мы сделали большой шаг к индустриализации. В сотрудничестве с заводом из материкового Китая произведены тонны проволоки на основе SS-H₂. Мы продвигаемся в применении более экономичной SS-H₂ для производства водорода из возобновляемых источников», — добавил профессор Хуан.
Сочетание высокой коррозионной стойкости и гораздо более низкой стоимости материалов может сделать SS-H₂ особенно ценной, если она будет надёжно работать в коммерческих электролизёрах. Если технология успешно перейдёт от экспериментальной стали к промышленным компонентам, она может открыть более дешёвый путь к получению «зелёного» водорода из возобновляемой энергии и морской воды.
Связанные темы
Материя и энергия: энергия и ресурсы; инжиниринг и строительство; материаловедение; топливные элементы.
Земля и климат: энергетика и окружающая среда; устойчивое развитие; экологическая осведомлённость; экстремальные погодные явления.
Связанные термины
Морская вода; титан; нержавеющая сталь; транспортное средство на альтернативном топливе; солнечная энергия; нанотехнологии; наука; тканевая инженерия.
Источник новости
Материалы предоставлены Гонконгским университетом.
Примечание: содержание может быть отредактировано по стилю и объёму.
Ссылка на журнальную статью
Kaiping Yu, Shihui Feng, Chao Ding, Meng Gu, Peng Yu, Mingxin Huang.
A sequential dual-passivation strategy for designing stainless steel used above water oxidation // Materials Today, 2023, vol. 70, p. 8.
DOI: 10.1016/j.mattod.2023.07.022
Как цитировать эту страницу
MLA: The University of Hong Kong. "“Cannot be explained” – New super steel stuns scientists." ScienceDaily. ScienceDaily, 11 August 2026. <www.sciencedaily.com/releases/2026/08/260811052717.htm>.
APA: The University of Hong Kong. (2026, August 11). “Cannot be explained” – New super steel stuns scientists. ScienceDaily. Retrieved September 14, 2026 from www.sciencedaily.com/releases/2026/08/260811052717.htm
Chicago: The University of Hong Kong. "“Cannot be explained” – New super steel stuns scientists." ScienceDaily. www.sciencedaily.com/releases/2026/08/260811052717.htm (accessed September 14, 2026).
Другие материалы ScienceDaily
Связанные истории
- «"Не поддаётся объяснению" — новая ультра-нержавеющая сталь поразила исследователей», 10 мая 2026 г.
Команда Гонконгского университета разработала новую «суперсталь», способную выдерживать жёсткие условия, необходимые для получения «зелёного» водорода из морской воды. Материал использует неожиданный … - «Исследователи создали покрытие для более безопасного хранения продуктов питания», 1 марта 2024 г.
Оцинкованные стальные контейнеры и поверхности используются для хранения собранной продукции благодаря их долговечности, прочности и более низкой стоимости по сравнению с нержавеющей сталью. Однако бактерии, живущие в хранилищах … - «Новая ультра-нержавеющая сталь для производства водорода», 17 ноября 2023 г.
Исследовательский проект совершил новый прорыв по сравнению с обычной нержавеющей сталью и разработкой нержавеющей стали для водорода … - «Нам нужно научиться жить с меньшим количеством стали», 20 января 2023 г.
Сталь — один из важнейших материалов в мире, неотъемлемая часть автомобилей, зданий и инфраструктуры, которая позволяет нам передвигаться. Сталь также … - «Исследователи выяснили, как печатать на 3D-принтере одну из самых прочных нержавеющих сталей», 23 сентября 2022 г.
Для авиалайнеров, грузовых судов, атомных электростанций и других критически важных технологий прочность и долговечность крайне важны. Именно поэтому многие из них содержат исключительно прочный и коррозионно-стойкий сплав … - «Ключ в покрытии: многослойное покрытие повышает коррозионную стойкость стали», 7 июля 2022 г.
Сталь — один из самых прочных материалов на Земле, широко используемый в строительстве. Но сама по себе сталь не отличается высокой долговечностью. Оцинковка повышает её коррозионную стойкость …
Источник
Теги
- #Материалы
- #Водород
- #Электролиз
- #Металлургия
- #Зеленая химия
Источник: https://www.sciencedaily.com/releases/2026/08/260811052717.htm
#Материалы #Водород #Электролиз #Металлургия #Зеленая химия