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 sự phát triển của hydro. -sản xuất thép không gỉ (SS-H2).
Điều này đánh dấu một thành tựu lớn khác của nhóm Giáo sư Mingxin Huang trong dự án ‘Siêu thép’, sau 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 lần lượt vào năm 2017 và 2020. . .
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.
Phát hiện này đã được công bố trên tạp chí Material Today trong một bài báo có tiêu đề “Chiến lược thụ động kép tuần tự cho thép không gỉ kỹ thuật được sử dụng trên 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.” Các thành tựu nghiên cứu hiện đang được cấp bằng sáng chế ở nhiều nước và hai trong số đó đã được cấp phép.
Kể từ khi được phát hiện cách đây một thế kỷ, thép không gỉ luôn là vật liệu quan trọng và 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 bởi quá trình oxy hóa crom và bảo vệ thép không gỉ trong môi trường tự nhiên. Thật không may, cơ chế thụ động đơn dựa trên Cr thông thường 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 thể xảy ra trên thép không gỉ thông thường ở mức ~1000 mV (điện cực calomel bão hòa – SCE), thấp hơn điện áp yêu cầu. cho quá trình oxy hóa nước ở ~1600 mV.
Ví dụ, thép siêu không gỉ 254SMO là chuẩn mực trong số các hợp kim chống ăn mòn gốc Cr và có khả năng chống rỗ tuyệt vời 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 có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời. Ngoài lớp thụ động dựa trên Cr2O3 đơn, một lớp dựa trên Mn thứ cấp hình thành bên trên lớp dựa trên Cr trước đó ở mức ~720 mV. Cơ chế thụ động tuần tự kép ngăn SS-H2 bị ăn mòn trong môi trường clorua lên đến mức điện áp cực cao 1700 mV. SS-H2 đại diện cho một bước tiến cơ bản so với thép không gỉ thông thường.
“Ban đầu chúng tôi 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 Mn là một khám phá phản trực giác, không thể giải thích được bằng kiến thức hiện tại về khoa học ăn mòn. Tuy nhiên, khi có nhiều kết quả hơn được đưa ra ở cấp độ nguyên tử, chúng tôi đã bị thuyết phục. “Ngoài việc ngạc nhiên, chúng tôi còn háo hức 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 xuất bản chính thức và hy vọng ứng dụng công nghiệp, nhóm nghiên cứu đã dành 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 tôi chuyên phát triển các hợp kim có khả năng chống ăn mòn cao. Chiến lược của chúng tôi đã khắc phục được hạn chế cơ bản của thép không gỉ thông thường và thiết lập một mô hình phát triển hợp kim có tiềm năng cao. “Sự tiến bộ này rất thú vị và dẫn đến những ứng dụng mới.”
Hiện nay, đối với các thiết bị điện phân nước trong nước biển đã khử muối hoặc dung dịch axit, cần có Ti phủ Au hoặc Pt đắt tiền 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 đô la Hồng Kông (HKD), trong đó các thành phần kết cấu chiếm tới 53% tổng chi phí. Tiến bộ mà nhóm của Giáo sư Mingxin Huang đạt được cho phép những bộ phận kết cấu đắt tiền này được thay thế bằng thép rẻ hơn. Theo ước tính, việc sử dụng SS-H2 dự kiến sẽ giảm chi phí vật liệu kết cấu khoảng 40 lần, thể hiện tiền đề xuất sắc của các ứng dụng công nghiệp.
Giáo sư Mingxin Huang cho biết thêm: “Từ vật liệu thử nghiệm đến các sản phẩm thực tế, chẳng hạn như lưới và bọt, dành cho máy điện phân nước, vẫn còn những nhiệm vụ đầy thách thức. Hiện nay, chúng ta đã tiến một bước lớn theo hướng công nghiệp hóa. Hàng tấn dây làm từ SS-H2 đã 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 chứng minh cách thức thép không gỉ mới tạo ra hydro trong nước muối.
Thẻ bắt đầu bằng #: #HKU
Nguồn biên tập hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung của quảng cáo này..
Thẻ bắt đầu bằng #: #HKU
Nhà phát hành hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung của quảng cáo này.