Peneliti HKU Ciptakan Baja Tahan Karat SS-H2, Biaya Produksi Hidrogen Hijau Turun 40 Kali Lipat

Baja tahan karat baru nan mengejutkan ini bisa menahan korosi air laut nan ekstrem sekaligus membikin produksi hidrogen hijau jauh lebih murah.(Universitas Hong Kong)

PARA peneliti dari University of Hong Kong (HKU) sukses mengembangkan jenis baja tahan karat (stainless steel) baru nan sangat tahan korosi. Terobosan ini berpotensi menggantikan komponen titanium nan mahal dalam sistem produksi hidrogen hijau berbasis air laut, sekaligus memangkas biaya material struktural hingga 40 kali lipat.

Inovasi berjulukan Stainless Steel for Hydrogen (SS-H2) ini dikembangkan oleh tim di bawah ketua Profesor Mingxin Huang dari Departemen Teknik Mesin HKU. Pencapaian ini menjadi bagian dari proyek "Super Steel" milik Huang, setelah sebelumnya memproduksi baja anti-COVID-19 pada 2021 serta jenis Super Steel berkekuatan tahan tinggi pada 2017 dan 2020.

Dalam proses produksi hidrogen hijau melalui elektrolisis, khususnya nan memanfaatkan air laut alias larutan asam, peralatan kudu bisa memperkuat di bawah paparan kondisi kimia dan tegangan listrik ekstrem. Selama ini, industri mengandalkan komponen titanium berpelapis emas alias platina. Pada sistem tangki elektrolisis Proton Exchange Membrane (PEM) berkapasitas 10 megawatt nan berbiaya sekitar 17,8 juta dolar Hong Kong, komponen struktural tersebut menyumbang hingga 53 persen dari total biaya.

Baja tahan karat konvensional mempunyai keterbatasan lantaran lapisan pelindung chromium oxide (Cr2O3) mengalami korosi transpasif pada tegangan sekitar 1.000 mV, berada di bawah tegangan oksidasi air sebesar 1.600 mV. Sebaliknya, SS-H2 menerapkan strategi pasivasi dobel berurutan (sequential dual-passivation). Selain lapisan berbasis kromium, SS-H2 membentuk lapisan pelindung kedua berbasis mangan (Mn) pada tegangan sekitar 720 mV. Kombinasi ini membikin baja tahan terhadap korosi di lingkungan klorida hingga tegangan ultra-tinggi 1.700 mV.

Peran mangan dalam pasivasi ini tergolong tidak biasa, mengingat komponen tersebut sebelumnya kerap dinilai memperburuk ketahanan korosi baja.

"Awalnya kami tidak percaya lantaran pandangan umum menunjukkan Mn merusak ketahanan korosi baja tahan karat. Pasivasi berbasis Mn merupakan penemuan nan berlawanan dengan intuisi, nan tidak dapat dijelaskan oleh pengetahuan pengetahuan korosi saat ini. Namun, ketika banyak hasil tingkat atom disajikan, kami menjadi yakin. Selain terkejut, kami tidak sabar untuk memanfaatkan sistem ini," kata Dr. Kaiping Yu, penulis utama studi tersebut.

Pengembangan teknologi ini menyantap waktu nyaris enam tahun. Berbeda dengan penelitian korosi umum nan berfokus pada potensi alami, tim konsentrasi pada pengembangan paduan tahan potensi tinggi.

"Berbeda dari organisasi korosi saat ini, nan utamanya berfokus pada ketahanan pada potensi alami, kami berspesialisasi dalam mengembangkan paduan tahan potensi tinggi. Strategi kami mengatasi keterbatasan mendasar dari baja tahan karat konvensional dan menetapkan paradigma untuk pengembangan paduan nan bertindak pada potensi tinggi. Terobosan ini sangat menggairahkan dan membawa aplikasi baru," ujar Profesor Huang.

Studi ilmiah ini telah dipublikasikan dalam jurnal Materials Today. Tim peneliti juga telah mengusulkan kewenangan paten di beragam negara, dengan dua paten di antaranya telah resmi disetujui. Saat ini, tim HKU mulai melangkah ke tahap industrialisasi dengan memproduksi berdeton-ton kawat berbasis SS-H2 bekerja sama dengan sebuah pabrik di Tiongkok Daratan untuk pembuatan jaring dan busa elektroliser. (Science Daily/Hong Kong University/Z-2)