Acero experimental resiste la corrosión a 1.700 mV en agua salada

Una solución de cloruro de sodio al 3,5 %, aproximadamente la concentración de sal del agua de mar, proporcionó a los investigadores de la Universidad de Hong Kong una prueba exigente para una nueva aleación. SS-H₂, abreviatura de acero inoxidable para hidrógeno, resistió la corrosión a potenciales electroquímicos de hasta unos 1.700 mV, por encima del potencial de oxidación del agua de aproximadamente 1.600 mV en las condiciones de prueba del equipo. Dirigido por el profesor Mingxin Huang, el equipo busca desarrollar un material que pueda reducir la dependencia del titanio en algunos equipos de producción de hidrógeno.

Un electrolizador utiliza electricidad para separar el agua: el hidrógeno se forma en un electrodo, el cátodo, y el oxígeno en el otro, el ánodo. Cuando el proceso funciona con electricidad renovable, el hidrógeno puede tener unas emisiones operativas de carbono muy bajas. El agua de mar es una materia prima potencialmente atractiva porque evita utilizar unas reservas de agua dulce cada vez más valiosas, pero sus iones de cloruro atacan fácilmente las aleaciones, mientras que el ánodo se enfrenta a condiciones fuertemente oxidantes.

El acero inoxidable convencional cuenta con una defensa integrada. El cromo reacciona en la superficie para formar una película extremadamente fina de óxido de cromo que separa el metal de su entorno y puede volver a formarse después de sufrir daños. Sin embargo, esta protección tiene un límite: en torno a 1.000 mV, la película puede empezar a producir especies solubles de Cr(VI), un proceso conocido como corrosión transpasiva. Incluso el 254SMO, un acero inoxidable diseñado para resistir el agua de mar, alcanza ese límite a potenciales suficientemente altos. Los componentes de titanio, protegidos en ocasiones con recubrimientos de oro o platino, toleran mejor esas condiciones, pero cuestan más que el acero.

El equipo de Huang dotó al acero inoxidable de un segundo mecanismo de protección. SS-H₂ contiene hierro, 20,73 % de cromo, 20,2 % de cobalto, 17,7 % de manganeso y 1,7 % de silicio en peso. En torno a 720 mV, el manganeso comienza a formar una segunda capa protectora sobre la película rica en cromo. Cuando la defensa del cromo se acerca al punto en que normalmente se descompone, la capa basada en manganeso toma el relevo. El doctor Kaiping Yu, primer autor del estudio, afirmó que el resultado puso inicialmente en entredicho la opinión predominante de que el manganeso perjudica la resistencia del acero inoxidable a la corrosión.

Entonces, ¿qué cambia en términos concretos? Si el comportamiento se mantiene más allá de las pruebas de los investigadores, SS-H₂ podría permitir a los diseñadores de electrolizadores sustituir por acero algunos componentes estructurales costosos de titanio, reduciendo potencialmente el coste de los sistemas de hidrógeno verde y haciendo más práctica la operación con agua salada. El equipo ha demostrado el material en un electrolizador de agua salada, pero el resultado sigue siendo experimental.