فولاد ضدخوردگی، تیتانیوم را به چالش کشید

فولاد زنگ‌نزن به‌کمک لایه نازک اکسید کروم از خود محافظت می‌کند، اما این سپر در پتانسیل‌های الکتروشیمیایی بالا محدودیت دارد. در محیط کلریدی و در محدوده لازم برای واکنش آزادسازی اکسیژن، لایه کرومی می‌تواند وارد ناحیه فراپسیو شود و بخشی از حفاظت خود را از دست بدهد. به همین دلیل، اجزای سازه‌ای بسیاری از الکترولایزرهای خورنده به تیتانیوم و پوشش‌های گران‌قیمت وابسته‌اند. گروهی از دانشگاه هنگ‌کنگ فولاد زنگ‌نزن جدیدی با نام SS-H2 معرفی کرده‌اند که از راهبرد «پسیواسیون دوگانه متوالی» بهره می‌برد. در این طراحی، لایه متعارف غنی از کروم تنها خط دفاعی نیست. در پتانسیل بالاتر، یک لایه محافظ دوم با مشارکت منگنز شکل می‌گیرد و مانع فروپاشی کامل حفاظت سطح می‌شود. این نتیجه از نظر علم خوردگی غیرمنتظره است، زیرا منگنز در بسیاری از فولادهای زنگ‌نزن به‌عنوان عنصری نامطلوب برای مقاومت خوردگی شناخته می‌شود. شفافیت زمانی: مقاله پایه این فناوری در سال ۲۰۲۳ منتشر شده و در اوت ۲۰۲۶ دوباره در پوشش خبری دانشگاهی و علمی برجسته شده است؛ بنابراین این مطلب «مرور و به‌روزرسانی یک فناوری مهم» است، نه ادعای انتشار نخستین مقاله در همین هفته. بر اساس مقاله منتشرشده در Materials Today، فولاد جدید در محیط حاوی کلرید تا حدود ۱۷۰۰ میلی‌ولت نسبت به الکترود کالومل اشباع پایداری نشان داده است؛ مقداری بالاتر از محدوده تقریبی موردنیاز برای اکسیداسیون آب. این ویژگی آن را برای اجزای سازه‌ای سامانه‌های تولید هیدروژن در محیط‌های خورنده جذاب می‌کند. پژوهشگران برآورد کرده‌اند که جایگزینی برخی اجزای تیتانیومی با این فولاد می‌تواند هزینه مواد سازه‌ای را تا حدود ۴۰ برابر کاهش دهد. این عدد باید به‌عنوان برآورد تیم تحقیق و وابسته به طراحی واقعی تجهیز خوانده شود، نه قیمت قطعی یک الکترولایزر تجاری. سهم اجزای سازه‌ای، پوشش‌ها، فرایند شکل‌دهی و عمر سرویس در هر سامانه متفاوت است. گام بعدی، عبور از نمونه آزمایشگاهی به ورق، توری، فوم و قطعاتی است که در الکترولایزر واقعی قابل نصب باشند. یکنواختی ترکیب، جوش‌پذیری، دوام چرخه‌ای و رفتار در حضور ناخالصی‌های آب دریا هنوز باید سنجیده شود. با این حال، ایده علمی پشت آن مهم است: به‌جای تقویت یک لایه پسیو، می‌توان آلیاژی ساخت که در طول افزایش پتانسیل، لایه محافظ دوم را فعال کند.