香港大学（港大）在不锈钢领域的突破，可能有助于解决绿色氢能面临的最大难题之一：如何制造出既足够坚韧以应对海水，又足够廉价以用于大规模清洁能源的电解槽。

由港大机械工程系黄明欣教授领导的团队，开发出一种用于制氢的特殊不锈钢（SS-H2）。这种材料在通常会使不锈钢不堪重负的条件下仍能抵抗腐蚀，使其成为从海水及其他恶劣电解槽环境中制氢的有力候选。

这项发现发表在《Materials Today》上的研究《一种用于水氧化以上不锈钢设计的顺序双钝化策略》中，基于黄教授长期开展的“超级钢”项目。同一研究项目此前在2021年生产出抗COVID-19不锈钢，并在2017年和2020年生产出超强超韧的超级钢。

绿色氢能是通过使用电力（理想情况下来自可再生能源）将水分解为氢气和氧气制成的。海水是一种特别诱人的原料，因为它储量丰富，但带来了严重的材料问题：盐、氯离子、副反应和腐蚀会迅速损坏电解槽组件。

最近对直接海水电解的综述继续强调同样的核心挑战。该技术可能提供一条更可持续的制氢途径，但腐蚀、氯相关副反应、催化剂降解、沉淀物以及有限的长期耐久性仍然是商业化的主要障碍。

这就是SS-H2可能发挥作用的地方。在盐水电解槽中，港大团队发现，这种新型钢的性能可与目前工业实践中用于从淡化海水或酸中制氢的钛基结构材料相媲美。区别在于成本。涂有金或铂等贵金属的钛部件价格昂贵，而不锈钢则经济得多。

对于一个10兆瓦的PEM电解槽系统，在港大报告时的总成本估计约为1780万港元，其中结构部件占该费用的53%。根据该团队的估计，用SS-H2替代这些昂贵的结构材料，可将结构材料成本降低约40倍。

不锈钢在腐蚀性环境中已使用了一个多世纪，因为它能自我保护。关键成分是铬。当铬氧化时，会形成一层薄薄的钝化膜，保护钢免受损伤。

但这种熟悉的保护系统有一个固有的上限。在传统不锈钢中，基于铬的保护层在高电位下可能分解。稳定的Cr2O3可进一步氧化为可溶性Cr(VI)物种，导致在大约1000 mV（饱和甘汞电极，SCE）时发生过钝化腐蚀。这远低于水氧化所需的约1600 mV。

即使是254SMO超级不锈钢（一种以耐海水点蚀著称的基准铬基合金）也会遇到这个高电压限制。它可能在普通海洋环境中表现良好，但制氢的极端电化学环境则是另一回事。

港大团队的答案是称为“顺序双钝化”的策略。SS-H2不是仅依赖通常的氧化铬屏障，而是形成第二层保护层。

第一层是熟悉的基于Cr2O3的钝化膜。然后，在大约720 mV时，锰基层在铬基层之上形成。这第二层屏障有助于保护钢在含氯环境中承受高达1700 mV的超高电位。

这就是这一发现如此引人注目的原因。锰通常不被视为不锈钢耐腐蚀性的朋友。事实上，普遍观点认为锰会削弱耐腐蚀性。

“起初，我们也不相信，”