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港大研發製氫不銹鋼 成本降40倍 抗腐蝕能力大增 可用於電解鹽水

By on November 15, 2023

原文刊於信報財經新聞「EJ Tech 創科鬥室」

氫能為潔淨再生能源，但要從水份電解提煉，不符經濟效益。香港大學機械工程系系主任黃明欣領導團隊，花近6年時間研發新超級鋼材（SS-H2）。該種「製氫用不銹鋼」可在鹽水直接電解產氫，亦可替換純鈦結構部件，使結構部件成本便宜約40倍。新發明正申請多國專利，有兩項已得到授權；論文發表在學術期刊《今日材料》（Materials Today）。

黃明欣（右）稱，新發明正申請多國專利，有兩項已得到授權；旁為論文第一作者余開平博士。（邱敏聰攝）

不銹鋼是耐腐蝕的重要材料，廣泛應用於建築、交通運輸、食品、醫療等領域，它在自然環境下不被腐蝕，基於添加了鉻（Chromium）元素的合金，因鉻氧化而形成的鈍化膜（鉻鈍化）。然而，當鉻進一步氧化，形成可溶性六價鉻時，將出現過鈍化腐蝕現象，阻礙不銹鋼的耐腐蝕性能。時至今日，鉻基防腐合金的標杆為254SMO超級不銹鋼。

冀與初創合作 數年內應用

港大團隊首先從原子層面採用一種全新的「連續雙鈍化」策略，開發出新型「製氫用不銹鋼」。與傳統單層鈍化膜不同，新型不銹鋼在鉻基鈍化膜的基礎上，形成一層全新的錳（Manganese）基鈍化膜。這種鉻錳雙鈍化的組合，可保護新型不銹鋼在氯化物介質中耐腐蝕至1700mV，工作電位高於電解水製氫約1600mV，抗腐蝕能力得以大幅提升。

現時以淡化的海水或酸性溶液製氫，其電解槽結構部件成本相當昂貴，因它採用鍍金或鉑的純鈦材料製成。以功率為10兆瓦（MW）的PEM電解槽設備為例，總體成本約1780萬元，當中結構件成本比重佔53%。

港大團隊研發的新型不銹鋼，其耐鹽水腐蝕和製氫表現，遠勝於任何傳統及商業用不銹鋼，亦有望把結構材料成本降低約40倍。

黃明欣（左）透露，新型不銹鋼鋼絲成本約每噸2萬至3萬元；旁為論文第一作者余開平。（邱敏聰攝）

黃明欣在新聞發布會現場，以港大研發的SS-H2與254SMO做實驗，測試鹽水電解產氫的效能。結果發現，SS-H2持續運作正常，254SMO通電後數分鐘已釋出黃色沉澱物。港大團隊與一間內地工廠合作，製造新型不銹鋼鋼絲，成本約每噸2萬至3萬元，比純鈦材料約數十萬元低得多。黃明欣坦言未有商業化時間表，但可成立初創或與企業合作，盼最快數年內落實應用。

實驗結果發現，港大SS-H2（圖左）通電後運作正常，254SMO（圖右）卻釋出黃色沉澱物。（邱敏聰攝）

助減煤氣煮食碳排放

談到新發明的應用場景，黃明欣舉例，煤氣公司（00003）生產的人工煤氣有一半成份為氫氣，日後可利用閒置的風能、太陽能，透過電解海水產氫後，再把綠色氫氣混合煤氣，通過管道輸送予用戶，減少煮食時的碳排放。此外，當氫能電動車發展成熟，氫氣亦可直駁家居，為燃料電池提供動力。

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