香港大學機械工程系黃明欣教授領導的“超級鋼”研發取得重大突破，研發“制氫用不銹鋼”超級鋼材，其耐鹽水腐蝕和制氫表現，遠優于傳統及商業用不銹鋼。

目前工業制氫主要利用堿性或中性（弱酸性）溶液，海水作為制氫來源，一般需經過淡化，電解槽的結構部件通常采用鍍金或鉑的純鈦材料，成本昂貴。團隊研發的“制氫用不銹鋼”可在鹽水中直接產氫，也可替換純鈦結構部件，使得結構部件成本便宜數十倍，為海水制氫技術提供可行并具有經濟效益的潛在解決方案。

研究成果發表于《今日材料》（Materials Today）發表，題為“A sequential dual-passivation strategy for designing stainless steel used above water oxidation”。

目前鉻基不銹鋼防腐蝕的標桿是254SMO超級奧氏體不銹鋼，其在海水中具有優異的抗腐蝕能力；然而，過鈍化腐蝕限制了其在更高電位下的應用。（不銹鋼過鈍化通常發生在~1000mVv.s.SCE，低于電解水制氫的~1600mV。）

其團隊所采用的“連續雙鈍化”策略，開發了具有優于傳統單層鈍化膜不銹鋼耐腐蝕性的雙鈍化不銹鋼，該新型不銹鋼在鉻基鈍化膜基礎長形成了一層全新的錳基鈍化膜，這種鉻錳雙鈍化組合可保護新型不銹鋼在氯化物介質中耐腐蝕至1700mV。

與當前腐蝕主要關注自然電位下的腐蝕不同，其團隊專注于開發耐高電位腐蝕合金，“連續雙鈍化”克服了傳統不銹鋼的熱力學局限性，提供了一種適用于耐電位合金開發的范例。

【文獻分享】

Mn-SS含錳不銹鋼化學成分為Fe-20.73Cr-20.2Co-17.7Mn-1.7Si,wt%，面心立方結構（圖1c）。

圖1：Mn-SS和254SMO的耐腐蝕行為研究，如下：

a）3.5wt%NaCl溶液中的動電位極化試驗（PDP test）；

b）極化試驗在電流密度1mA/cm2時停止，通過SEM檢查試樣表面形貌，在1130mV時254SMO鈍化膜已損傷，在1260mV時Mn-SS依舊可見試樣制備的磨拋痕跡；

d）暴露面積~3.2cm2焊接Mn-SS試樣的動電位極化PDP試驗；

e）動電位極化實驗d用溶液的電感耦合等離子質譜（ICP-MS）測試結果曲線；

f）動電位極化試驗d用溶液的原位照片（~1800mV時，溶液變為粉色）；

g）動電位極化試驗d用溶液紫外可見光譜圖（UV-vis spectra)（取樣間隔100mV）；

圖2，Mn-SS在400和850mV下鈍化膜的結構和組成研究，如下：

a)和b）原子尺度HAADF STEM圖像和EDS能譜圖（HAADF STEM，high-angle annular dark-field scanning transmission electron microscopy，高角度環形暗場掃描透射電子顯微鏡);

c)和d） 3D-APT圖譜（3D-APT，three-dimensional atom probe tomography三維原子探針層析成像技術）；

e）和f）Mn含量在不同深度的分布曲線（分別通過STEM-EDS和3D-APT獲取）；

圖3，動電位極化試驗中Cr和Mn的化學態研究，如下：

a）~d）XPS化合態分析；

圖4，雙鈍化機制及耐腐蝕性提高研究，如下：