Name: Wasserstoff-Aufladen von Aluminium mit Reibung im Wasser (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-01-28T14:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 50 s
Description: Erfahren Sie, wie Sie Aluminiumlegierungen durch Reibung in Wasser effektiv mit Wasserstoff aufladen. Diese innovative Methode überwindet die Herausforderung der Oxidschicht und ermöglicht die Bewertung von Wasserstoffversprödung.

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Diese Arbeit wurde teilweise von der Light Metal Educational Foundation, Inc., Osaka, Japan, finanziell unterstützt.

1. Materialaufbereitung
<ol><li>Verwenden Sie 1 mm dicke Platten aus einer Aluminium-Magnesium-Silizium-Legierung, die 1 Masse% Mg und 0,8 Masse% Si (Al-Mg-Si) enthält.</li>
	<li>Machen Sie Prüflinge aus den Al-Mg-Si-Legierungsplatten mit einer Spurweite von 10 mm und einer Breite von 5 mm.</li>
	<li>Die Prüflinge bei 520 °C für 1 h mit einem Luftofen annealen. In Wasser als Lösung Wärmebehandlung ablöschen.</li>
	<li>Die Prüflinge bei 175 °C für 18 h als spitzen alternde Wärmebehandlung (T6-Temper) annealieren.</li>
	<li>Polieren Sie die Oberfläche der Prüflinge mit Siliziumkarbid-Schmirypapier (#2000) ohne Wasser.</li>
	<li>Messen Sie das Gewicht der polierten Proben mit einer Genauigkeit von 0,0001 g mit einem elektrischen Gleichgewicht</li>
	<li>Messen Sie die Dicke und Breite des Messgerätteils der Proben mit einer Genauigkeit von 0,001 mm mit einem optischen Komparator.</li>
</ol>2. FW-Verfahren (Abbildung 1)
<ol><li>Befestigen Sie zwei Al-Mg-Si-Legierungsproben mit Kleber an einem dreieckigen, prismenförmigen Rührer, der von einem Fluorcarbonpolymer hergestellt wird.</li>
	<li>Bereiten Sie einen Zylinderglasbehälter mit einer leeren Platte als Reaktionsgefäß vor.</li>
	<li>Befestigen Sie ein rundes Polierpapier aus Siliziumcarbiden, #2000 mit einem Durchmesser von 10 mm, mit doppelseitigem Klebeband im Boden des Behälters.</li>
	<li>Legen Sie den dreieckigen, prismenförmigen Rührer mit zwei Proben auf das Polierpapier an der Unterseite des Glasbehälters.</li>
	<li>100 ml destilliertes Wasser von oben in den Glasbehälter gießen.</li>
	<li>Bedecken Sie den Glasbehälter mit einem runden Gummistück mit drei Löchern (für einen Gaseinlass, für einen Gasaustritt und für eine pH-Sonde an der Oberseite des Glasbehälters).</li>
	<li>Füllen Sie den Glasbehälter mit hoher Reinheit (99.999%) Argon mit einer konstanten Durchflussrate von 20 ml/min nach Schließen der Gummiabdeckung.</li>
	<li>Schließen Sie den Gasauslass mit einem Halbleiter-Wasserstoffsensor an einen Gaschromatographen (GC) an (Nachweisgrenze: 5 ppb).</li>
	<li>Warten Sie, bis das Gas im Behälter durch Argon ersetzt wird.</li>
	<li>Drehen Sie den dreieckigen, prismenförmigen Rührer mit zwei Proben auf einem Magnetrührer mit konstanter Drehgeschwindigkeit bei Raumtemperatur.</li>
	<li>Messen Sie die Wasserstofferzeugung während der Rührerrotation mit dem GC, wobei alle 2 min eine Messung durchgeführt wird.</li>
	<li>Messen Sie den pH-Wert des Wassers im Behälter während der Rührerrotation.</li>
	<li>Entfernen Sie die beiden Proben aus dem dreieckigen, prismenförmigen Rührer durch Eintauchen in Aceton mit einer Ultraschallschwingung für 5 min nach dem FW-Verfahren.</li>
	<li>Messen Sie das Gewicht und die Dicke der Proben nach dem FW-Verfahren mit dem elektrischen Gleichgewicht bzw. einem optischen Vergleicher erneut.</li>
</ol>3. Wasserstoffabsorption durch das FW-Verfahren
<ol><li>Nach dem FW-Verfahren eine Probe auf eine rechteckige Form von 1 x 5 x 10 mm schneiden.</li>
	<li>Platzieren Sie die Probe in einem Quarzrohr mit einem Durchmesser von 10 mm, der mit einem Halbleiter-Wasserstoffsensor mit einem GC verbunden ist.</li>
	<li>Durchfluss hohe Reinheit (99.999%) Argongas in einem Quarzrohr mit einem konstanten Durchfluss von 20 ml/min.</li>
	<li>Erhitzen Sie das Quarzrohr mit der Probe mit einem Rohrofen bei einer konstanten Heizrate von 200 °C/h.</li>
	<li>Messen Sie die thermische Wasserstoff-Desorption der Probe nach dem FW-Verfahren mit dem GC.</li>
</ol>4. Materialbewertung nach dem FW-Verfahren
<ol><li>Durchführung von Zugversuchen (mindestens 3x, um die Wiederholbarkeit zu gewährleisten) in Laborluft mit einer Kreuzkopfgeschwindigkeit von 2 mm/min unter Verwendung einer Probe, die nach dem FW-Verfahren behandelt wurde.</li>
	<li>Messen Sie die Zugeigenschaften (z. B. Zugfestigkeit, Bruchdehnung), die aus der Spannungs-Dehnungskurve im Zugtest gewonnen werden.</li>
	<li>Beobachten Sie das Frakturverhalten mit einem sekundären Elektronenmikroskop (SEM) nach dem Zugtest.</li>
</ol>

<ol><li>Horikawa, K., Matsubara, T., Kobayashi, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrogen+charging+of+Al-Mg-Si-based+alloys+by+friction+in+water+and+its+effect+on+tensile+properties%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+Science+and+Engineering+A%22%5BJournal%5D)">Hydrogen charging of Al-Mg-Si-based alloys by friction in water and its effect on tensile properties.</a> Materials Science and Engineering A. 764, 138199(2019).</li>
<li>Horikawa, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Current+research+trends+in+aluminum+alloys+for+a+high-pressure+hydrogen+gas+container%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Japan+Institute+of+Light+Metals%22%5BJournal%5D)">Current research trends in aluminum alloys for a high-pressure hydrogen gas container.</a> Journal of Japan Institute of Light Metals. 60, 542-547 (2010).</li>
<li>Kuramoto, S., Hsieh, M. C., Kanno, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Environmental+embrittlement+of+Al-Mg-Si+base+alloys+deformed+at+low+strain+rates+in+laboratory+air%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Japan+Institute+of+Light+Metals%22%5BJournal%5D)">Environmental embrittlement of Al-Mg-Si base alloys deformed at low strain rates in laboratory air.</a> Journal of Japan Institute of Light Metals. 52, 250-255 (2002).</li>
<li>Horikawa, K., Yoshida, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visualization+of+Hydrogen+in+Tensile-Deformed+Al-5%25Mg+Alloy+by+means+of+Hydrogen+Microprint+Technique+with+EBSP+Analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+Transactions%22%5BJournal%5D)">Visualization of Hydrogen in Tensile-Deformed Al-5%Mg Alloy by means of Hydrogen Microprint Technique with EBSP Analysis.</a> Materials Transactions. 45, 315-318 (2004).</li>
<li>Ueda, K., Horikawa, K., Kanno, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Suppression+of+high+temperature+embrittlement+of+Al-5%25Mg+alloys+containing+a+trace+of+sodium+caused+by+antimony+addition%5BTitle%5D)+AND+%22Scripta+Materialia%22%5BJournal%5D)">Suppression of high temperature embrittlement of Al-5%Mg alloys containing a trace of sodium caused by antimony addition.</a> Scripta Materialia. 37, 1105-1110 (1996).</li>
<li>Horikawa, K., Ando, N., Kobayashi, H., Urushihara, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visualization+of+hydrogen+gas+evolution+during+deformation+and+fracture+in+SCM+440+steel+with+different+tempering+conditions%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+Science+and+Engineering+A%22%5BJournal%5D)">Visualization of hydrogen gas evolution during deformation and fracture in SCM 440 steel with different tempering conditions.</a> Materials Science and Engineering A. 534, 495-503 (2012).</li>
<li>Horikawa, K., Yamada, H., Kobayashi, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+strain+rate+on+hydrogen+gas+evolution+behavior+during+tensile+deformation+in+6061+and+7075+aluminum+alloys%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Japan+Institute+of+Light+Metals%22%5BJournal%5D)">Effect of strain rate on hydrogen gas evolution behavior during tensile deformation in 6061 and 7075 aluminum alloys.</a> Journal of Japan Institute of Light Metals. 62, 306-312 (2012).</li>
<li>Horikawa, K., Okada, H., Kobayashi, H., Urushihara, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visualization+of+diffusive+hydrogen+in+low+alloy+steel+by+means+of+hydrogen+microprint+technique+at+elevated+temperatures%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+Transactions%22%5BJournal%5D)">Visualization of diffusive hydrogen in low alloy steel by means of hydrogen microprint technique at elevated temperatures.</a> Materials Transactions. 50, 759-764 (2009).</li>
<li>Horikawa, K., Okada, H., Kobayashi, H., Urushihara, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visualization+of+hydrogen+during+fatigue+fracture+in+an+Al-Mg-Si+alloy%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Japan+Institute+of+Light+Metals%22%5BJournal%5D)">Visualization of hydrogen during fatigue fracture in an Al-Mg-Si alloy.</a> Journal of Japan Institute of Light Metals. 56, 210-213 (2006).</li>
<li>Horikawa, K., Okada, H., Kobayashi, H., Urushihara, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visualization+of+hydrogen+distribution+in+tensile-deformed+Al-5%25Mg+alloy+investigated+by+means+of+hydrogen+microprint+technique+with+EBSP%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+Japan+Institute+of+Metals%22%5BJournal%5D)">Visualization of hydrogen distribution in tensile-deformed Al-5%Mg alloy investigated by means of hydrogen microprint technique with EBSP.</a> Journal of the Japan Institute of Metals. 68, 1043-1046 (2004).</li>
<li>Yamada, H., Tsurudome, M., Miura, N., Horikawa, K., Ogasawara, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ductility+loss+of+7075+aluminum+alloys+affected+by+interaction+of+hydrogen%2C+fatigue+deformation%2C+and+strain+rate%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+Science+and+Engineering+A%22%5BJournal%5D)">Ductility loss of 7075 aluminum alloys affected by interaction of hydrogen, fatigue deformation, and strain rate.</a> Materials Science and Engineering A. 642, 194-203 (2015).</li>
<li>Toda, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+hydrogen+micro+pores+on+mechanical+properties+in+a+2024+aluminum+alloys%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+Transactions%22%5BJournal%5D)">Effects of hydrogen micro pores on mechanical properties in a 2024 aluminum alloys.</a> Materials Transactions. 54, 2195-2201 (2013).</li>
<li>Yamada, H., Horikawa, K., Matsumoto, T., Kobayashi, H., Ogasawara, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrogen+evolution+behavior+of+tensile+deformation+process+in+6061+and+7075+aluminum+alloys%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Japan+Institute+of+Light+Metals%22%5BJournal%5D)">Hydrogen evolution behavior of tensile deformation process in 6061 and 7075 aluminum alloys.</a> Journal of Japan Institute of Light Metals. 61, 297-302 (2011).</li>
<li>Horikawa, K., Kobayashi, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrogen+absorption+of+pure+aluminum+by+friction+of+the+surface+in+water+and+its+effect+on+tensile+properties%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+Japan+Institute+of+Metals%22%5BJournal%5D)">Hydrogen absorption of pure aluminum by friction of the surface in water and its effect on tensile properties.</a> Journal of the Japan Institute of Metals. 84, (2020).</li>
<li>Suzuki, H., Kobayashi, D., Hanada, N., Takai, K., Hagihara, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Existing+state+of+hydrogen+in+electrochemically+charged+commercial-purity+aluminum+and+its+effects+on+tensile+properties%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+Transactions%22%5BJournal%5D)">Existing state of hydrogen in electrochemically charged commercial-purity aluminum and its effects on tensile properties.</a> Materials Transactions. 52, 1741-1747 (2011).</li>
<li>Horikawa, K., Hokazono, S., Kobayashi, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synchronized+monitoring+between+hydrogen+gas+release+and+progress+of+atmospheric+hydrogen+embrittlement+in+7075+aluminum+alloy%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Japan+Institute+of+Light+Metals%22%5BJournal%5D)">Synchronized monitoring between hydrogen gas release and progress of atmospheric hydrogen embrittlement in 7075 aluminum alloy.</a> Journal of Japan Institute of Light Metals. 66, 77-83 (2016).</li>
<li>Manaka, T., Aoki, M., Itoh, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermal+desorption+spectroscopy+study+on+the+hydrogen+behavior+in+a+plasma-charged+aluminum%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+Science+Forum%22%5BJournal%5D)">Thermal desorption spectroscopy study on the hydrogen behavior in a plasma-charged aluminum.</a> Materials Science Forum. 879, 1220-1225 (2016).</li>
<li>Ellingham, H. J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reducibility+of+oxides+and+sulphides+in+metallurgical+processes%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+Society+of+Chemical+Industry%22%5BJournal%5D)">Reducibility of oxides and sulphides in metallurgical processes.</a> Journal of the Society of Chemical Industry. 63, 125-133 (1944).</li>
<li>Pourbaix, M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPourbaix%2C+M+%22Atlas+of+electrochemical+equilibria+in+aqueous+solutions%2C+Ist+ed%22">Atlas of electrochemical equilibria in aqueous solutions, Ist ed</a>. , Pergamon Press. New York. 168-176 (1966).</li>
<li>Young, G. A., Scully, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+diffusion+and+trapping+of+hydrogen+in+high+purity+aluminum%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Materialia%22%5BJournal%5D)">The diffusion and trapping of hydrogen in high purity aluminum.</a> Acta Materialia. 46, 6337-6349 (1998).</li>
<li>Smith, S. W., Scully, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+identification+of+hydrogen+trapping+states+in+an+Al-Li-Cu-Zr+alloy+using+thermal+desorption+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Metallurgical+and+Materials+Transactions+A%22%5BJournal%5D)">The identification of hydrogen trapping states in an Al-Li-Cu-Zr alloy using thermal desorption spectroscopy.</a> Metallurgical and Materials Transactions A. 31, 179-193 (2000).</li>
</ol>

Die Autoren haben nichts zu verraten.

Ein wichtiger Aspekt des FW-Verfahrens ist die Befestigung der beiden Proben am Magnetrührer. Da die Mitte der Rührstange zur Reibungsverbotszone wird, ist es am besten, die Befestigung der Proben in der Mitte des Rührstabs zu vermeiden.
Die Steuerung der Drehzahl der Rührstange ist ebenfalls wichtig. Bei einer Geschwindigkeit von mehr als 240 Umdrehungen von 150 R/min wird es schwierig, das Reaktionsgefäß auf der Stufe des Magnetrührers aufrechtzuerhalten. Wenn das FW-Verfahren mit hoher Gesc...

Im Allgemeinen haben Aluminium-Basislegierungen eine höhere Beständigkeit gegen die Umwelt-Wasserstoffversprödung als Stahl. Die hohe Beständigkeit gegen Wasserstoffversprödung von Aluminiumlegierungen ist auf Oxidfolien auf der Legierungsoberfläche zurückzuführen, die den Wasserstoffeintrag blockieren. Um die hohe Versprödungsempfindlichkeit zwischen Aluminiumlegierungen zu bewerten und zu vergleichen, wird die Wasserstoffladung in der Regel vor der mechanischen Prüfung1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14, 15,16,17. Es ist jedoch bekannt, dass Wasserstoff-Ladealuminium nicht einfach ist, auch wenn Wasserstoff-Lademethoden wie kathodische Aufladung15, langsame Dehnungsrate Verformung unter feuchter Luft16, oder Wasserstoff-Plasma-Gas-Ladung17. Die Schwierigkeit der Wasserstoff-Aufladung von Aluminiumlegierungen ist auch auf die Oxidfolien auf der Aluminiumlegierungsoberfläche zurückzuführen. Wir postulierten, dass höhere Mengen an Wasserstoff in Aluminiumlegierungen eingeführt werden könnten, wenn wir den Oxidfilm kontinuierlich in Wasser entfernen könnten. Thermodynamisch18, reines Aluminium ohne Oxidfolie reagiert leicht mit Wasser und erzeugt Wasserstoff. Auf dieser Grundlage haben wir eine neue Methode zur Wasserstoffaufladung von Aluminiumlegierungen entwickelt, die auf der chemischen Reaktion zwischen Wasser und nichtoxidiertem Aluminium basiert. Diese Methode ist in der Lage, große Mengen an Wasserstoff in Aluminiumlegierungen auf einfache Weise hinzuzufügen.

<table><tbody><tr><td>Luftofen</td><td>GC</td><td>QC-1</td><td></td></tr><tr><td>Platten aus Aluminiumlegierung</td><td>Kobe Stahl</td><td></td><td>Al/1,0 Masse% Mg/0,8 Masse% Si</td></tr><tr><td>Elektrische Waage</td><td>A& D</td><td>HR-200</td><td></td></tr><tr><td>Glasbehälter</td><td></td><td></td><td>Maßanfertigung</td></tr><tr><td>Magnetrührer</td><td>CORNING</td><td>PC-410D</td><td></td></tr><tr><td>Optischer Komparator</td><td>NIKON</td><td>V-12B</td><td></td></tr><tr><td>pH-Meter</td><td>Sato Tech</td><td>PH-230SDJ</td><td></td></tr><tr><td>Quarzrohr</td><td></td><td></td><td>Sonderanfertigung</td></tr><tr><td>Rotationspoliermaschine</td><td>IMT</td><td>IM-P2</td><td></td></tr><tr><td>Sekundärelektronenmikroskop</td><td>JOEL</td><td>JSM-5310LV</td><td></td></tr><tr><td>Sensor Gaschromatograph</td><td>FIS Inc.</td><td>SGHA</td><td></td></tr><tr><td>Siliziumkarbid-Schmirgelpapier</td><td>IMT</td><td>531SR</td><td></td></tr><tr><td>Zugprüfmaschine</td><td>Toshin Kogyo</td><td>SERT-5000-C</td><td></td></tr><tr><td>Rohrofen</td><td>Honma Riken</td><td></td><td>Sonderanfertigung</td></tr></tbody></table>

wasserstoff-aufladen von aluminium mit reibung im wasser

Hydrogen Charging of Aluminum using Friction in Water

Eine neue Methode der Wasserstoffladung von Aluminium wurde mittels eines Reibungsverfahrens im Wasser (FW) entwickelt. Dieses Verfahren kann leicht hohe Mengen an Wasserstoff in Aluminium einbringen, basierend auf der chemischen Reaktion zwischen Wasser und nicht oxidbeschichtetem Aluminium.

Wasserstofferzeugung/-absorption durch das FW-Verfahren Abbildung 2 zeigt das Wasserstofferzeugungsverhalten während des FW-Verfahrens von Al-Mg-Si-Legierungen, die unterschiedliche Eisenmengen von 0,1 % bis 0,7 Massen % enthalten. Die Probe emittierte kontinuierlich eine hohe Menge wasserstoff, wenn der Rührer zu drehen begann. Dies deutet darauf hin, dass Wasserstoff durch eine chemische Reaktion erzeugt wurde, die durch die Reibung zwischen der Legierungsoberfläche und...

Um hohe Mengen an Wasserstoff in Aluminium- und Aluminiumlegierungen einzuführen, wurde eine neue Methode der Wasserstoffladung entwickelt, die reibungsim wasserweise.

Wasserstoff-Aufladen von Aluminium mit Reibung im Wasser

A new method of hydrogen charging of aluminum was developed by means of a friction in water (FW) procedure. This procedure can easily introduce high ...

Beim Aufladen von Aluminiumlegierungen mit Wasserstoff ist das Vorhandensein von Oxidfolie auf der Oberfläche eine Herausforderung. Um dieses Problem zu lösen, haben wir eine Methode entwickelt, die eine hohe Menge an Wasserstoff in Aluminiumlegierungen mit Reibung in Wasser einführen kann. Die Methode ist am einfachsten zu verstehen, wenn die Drehung des Rührstabs und der Probe auf dem Polierpapier visualisiert werden kann.Der Erfolg hängt von der Stabilisierung der Drehung der Rührstange ab. Demonstrieren sie das Verfahren von Frau Michiko Arayama, einer Studentin aus meinem Labor. Fertigen Sie die Aluminiumlegierung Stolperstücke, wie im Text beschrieben.Führen Sie eine Lösungswärmebehandlung durch, indem Sie die Prüflinge in einem Luftofen bei 520 Grad Celsius für eine Stunde erhitzen und dann die Prüflinge in Wasser löschen. Für den nächsten Schritt, die spitzenalternde Wärmebehandlung, die Teststücke bei 175 Grad Celsius für 18 Stunden anneal. Der letzte Schritt bei der Vorbereitung der Prüflinge ist das Polieren der Oberfläche mit Siliziumkarbid-Scheuchenpapier.Bevor Sie zur Reibung im Wasserverfahren übergehen, wiegen und messen Sie die Prüflinge. Verwenden Sie eine elektrische Waage, um die Prüflinge auf eine Genauigkeit von 0,0001 Gramm zu wiegen. Verwenden Sie einen optischen Vergleich, um die Dicke und Breite der Prüflinge bis zu einer Genauigkeit von 0,0001 Millimetern zu messen.Die Reibung im Wasserverfahren erfolgt in einem magnetisch gerührten Sonderreaktionsgefäß. Verwenden Sie zunächst Den Kleber, um zwei Prüflinge an einem fluorkohlenstoff-polymerdreieckigen Rührstab zu befestigen. Als nächstes bereiten Sie das Reaktionsgefäß, einen maßgeschneiderten Glasbehälter, vor.Verwenden Sie doppelseitiges Klebeband, um Polierpapier an der Innenseite des Reaktionsgefäßes zu befestigen. Legen Sie das Reaktionsgefäß auf den Magnetrührer. Dann legen Sie die Prüflinge und rühren Bar auf dem Polierpapier und dem Reaktionsgefäß, und fügen Sie 100 Milliliter destilliertes Wasser.Legen Sie die Gummiabdeckung auf das Reaktionsgefäß. Schließen Sie den Gaseinlass an hochreines Argon an, und schalten Sie das Gas ein. Schließen Sie den Gasauslass an einen Gaschromatographen an.Setzen Sie die pH-Sonde durch die Gummiabdeckung in das Gefäß ein. Schalten Sie den Argon ein. Sobald das Gas im Reaktionsgefäß vollständig durch das Argon ersetzt wurde, ist das Gerät bereit zum Aufladen der Aluminiumlegierungsprüfstücke.Schalten Sie den Magnetrührer ein. Um die Bewegung des Rührbalkens im Wasser zu stabilisieren, ist die Steuerung der Rotationsgeschwindigkeit wichtig. Am besten ist eine Geschwindigkeit von 60 Umdrehungen pro Minute bis 240 Umdrehungen pro Minute.Messen Sie alle zwei Minuten die Wasserstoffkonzentration mit dem Gaschromatographen und messen Sie den pH-Wert. Schalten Sie nach einer Stunde den Magnetrührer aus, entfernen Sie die Prüflinge und rühren Sie den Stab aus dem Reaktionsgefäß. Um die Prüflinge von der Rührstange zu lösen, tauchen Sie sie in Aceton ein und wenden Sie Ultraschallvibrationen für fünf Minuten an.Bevor Sie mit dem nächsten Schritt fortfahren, messen Sie das Gewicht und die Dicke der Prüflinge. Verwenden Sie eine Zugprüfmaschine, um die Materialeigenschaften der Prüflinge zu messen. Stellen Sie die Kreuzkopfgeschwindigkeit der Maschine auf zwei Millimeter pro Minute ein.Messen Sie dann die Spannungs-Dehnungs-Beziehung für die Prüflinge. Um die Menge an Wasserstoff zu berechnen, die während der Reibung im Wasserverfahren absorbiert wird, messen Sie zunächst den Wasserstoff, der von den Prüfstücken freigesetzt wird, wenn sie erhitzt werden. Schneiden Sie das Teststück auf eine rechteckige Form von einem mal fünf mal zehn Millimetern.Legen Sie das Prüfstück in ein Quarzrohr mit einem Durchmesser von 10 Millimetern und legen Sie das Quarzrohr in einen Rohrofen. Schließen Sie das Rohr an den Gaschromatographen und an die Argongasversorgung an. Schalten Sie den Fluss von Argongas ein.Erhitzen Sie das Quarzrohr, das das Prüfstück enthält, und erhöhen Sie die Temperatur mit einer konstanten Rate von 200 Grad Celsius pro Stunde, bis es eine Temperatur von 625 Grad Celsius erreicht. Während das Quarzrohr und das Prüfstück erhitzt werden, verwenden Sie den Gaschromatographen, um den alle zwei Minuten freigesetzten Wasserstoff zu messen. Aluminium-Magnesium-Silizium-Legierungen mit drei verschiedenen Eisenkonzentrationen wurden der Reibung im Wasserverfahren, 0,1% Eisen, 0,2% Eisen und 0,7% Eisen unterzogen.Unabhängig von der Eisenkonzentration emittierten die Prüflinge während des Verfahrens große Mengen Wasserstoff. Thermische Desorptionsanalysen wurden sowohl an nicht geladenen als auch an wasserstoffgeladenen Proben durchgeführt. Unabhängig von der Eisenkonzentration der Legierung erhöhte sich die Gesamtwasserstoffkonzentration infolge der Reibung im Wasserverfahren.Im Vergleich zur Methode der Vorfärbung in feuchter Luft ist Reibung im Wasser eine effektive Methode, um eine Aluminiumlegierung mit Wasserstoff aufzuladen. Die thermische Desorptionsanalyse zeigte eine höhere Wasserstofffreisetzungsrate für Legierungen, die mit der Reibung im Wasserverfahren aufgeladen wurden, und die berechnete Wasserstoffkonzentration war wesentlich höher. Im Vergleich zu ungeladenen Legierungsproben zeigten wasserstoffgeladene Legierungsproben eine geringere Duktilität.Dies deutet darauf hin, dass die Reibung im Wasserverfahren zu Wasserstoffversprödung führte. Sekundäre Elektronenmikroskopie wurde verwendet, um die Frakturmorphologie von Aluminium-Magnesium-Silizium-Legierung mit 0,1% Eisen zu untersuchen. Nach der Reibung im Wasserverfahren wandelte sich die Morphologie in einen Korngrenzbruch um.Dies deutet darauf hin, dass Wasserstoffatome, die durch die Reibung im Wasserverfahren eingeführt werden, die Verdrängung von Korngrenzen verbesserten, was zu Wasserstoffversprödung führte. Es ist möglich, Aluminiumlegierungen durch Belichtung und feuchte Luft mit spröder Verformung mit einer langsamen Rührrate wasserstoffaufzuladen. Die derzeitige Methode führt jedoch zu einer größeren Menge an Wasserstoffladung.Diese Methode macht es den Forschern leicht, die Wasserstoffversprödungsempfindlichkeit von Aluminiumlegierungen zu bewerten, die eine Vielzahl unterschiedlicher chemischer Zusammensetzungen aufweisen. Es kann auf die Entwicklung von Wasserstoffspeichermaterialien angewendet werden.

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Dieses Protokoll stellt das Design und die Evaluierung innovativer dreidimensionaler Elektroden für Wasserstoffperoxid-Brennstoffzellen unter Verwendung von Au-galvanisiertem Kohlefasergewebe und Ni-Schaum-Elektroden vor. Die Forschungsergebnisse unterstreichen das Potenzial von Wasserstoffperoxid als vielversprechender Kandidat für nachhaltige Energietechnologien.

Membranlose Wasserstoffperoxid-Brennstoffzellen als vielversprechende saubere Energiequelle

Dieses Protokoll leitet die Herstellung und elektrochemische Analyse von MXene-gestützten bimetallischen CuZn- und NiCo-Elektrokatalysatoren für die Herstellung grüner Kraftstoffe aus Kohlendioxid und Wasser unter Verwendung von Sonnenenergie.

Solarbetriebene elektrochemische Herstellung von grünem Kraftstoff aus CO2 und Wasser unter Verwendung von Ti3C2T x MXene-gestützten CuZn- und NiCo-Katalysatoren

Das Ziel dieses Experiments ist es, zu bestimmen und steuern die Größe, Form und Stabilität des self-assembled diskotischen Amphiphile in Wasser. Für wässriger Basis supramolekularer Polymere wie Maß an Kontrolle ist sehr schwierig. Wir wenden eine Strategie sowohl mit abstoßenden und anziehenden Wechselwirkungen. Die experimentellen Techniken angewandt, um dieses System charakterisieren, sind breit anwendbar.

Steuern der Größe, Form und Stabilität der supramolekularen Polymeren in Wasser

Erfahren Sie, wie Sie Aluminiumlegierungen durch Reibung in Wasser effektiv mit Wasserstoff aufladen. Diese innovative Methode überwindet die Herausforderung der Oxidschicht und ermöglicht die Bewertung von Wasserstoffversprödung.

Wasserstoff-Aufladen von Aluminium mit Reibung im Wasser

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