Name: בחיי עיר מימן בלחץ גבוה Tribological בדיקה של חומרים פולימריים המשמשים תשתית משלוח של מימן (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-03-31T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 1 s
Description: חקור שיטת בדיקה טריבולוגית לפולימרים בתשתית מימן בלחץ גבוה. למד כיצד למדוד חיכוך ושחיקה באלסטומרים לתכנון חותמות דינמיות ורכיבים בטוחים.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

מחקר זה בוצע ב הפסיפי הלאומי מעבדה (PNNL), אשר מופעל על ידי מכון אנדרטת Battelle עבור מחלקת האנרגיה (DOE) תחת חוזה מס דה-AC05-76RL01830.

הניסוי המתואר כאן מחייב השימוש של גז מימן, אשר הוא חסר ריח, חסר צבע, ובכך ניתן לגילוי על ידי החושים האנושי. מימן הוא דליק, שנשרף כמעט בלתי נראה כחול להבה, יכולים להיווצר תערובת נפיצה בנוכחות חמצן. בלחצים גבוהים מעל MPa. 6.9 להוסיף מפגעים פיצוץ נוסף אשר חייב להיות מתוכנן כראוי כהכנה שום בדיקה. כמות זו של אנרגיה האצורה מייצג בטיחותי רציני, לכן בשל התמדה, תכנון, וביטחון הערכה חייב להתבצע לפני ביצוע ניסוי כזה על מנת להבטיח כי מפגעים אלו הן התמודדות עימם. הניסוי המוצג כאן מתבצע על פי זהירות מתאימים בתוך כלי קיבול מוסמך לחץ אמריקני בחברה של מהנדסי מכונות (ASME) עם דיסק פרץ מוגדר 34.5 MPa עם אוורור נאות.
1. הכנת פולימרים גיליון מניות
<ol><li>חלות אבקת פולימר EDPM גיליון המניה באמצעות ספוג שאינם שוחקים ולשטוף מתחת למים במשך כ 3 דקות להסיר שמנים טלק חלה במהלך תהליך הייצור והמשלוח.</li>
	<li>יבש פולימר גיליון בתנור ייבוש ב 85% טמפרטורת של החומר, בערך 75 ° C עבור EPDM, במשך כ- 72 שעות לכונן של כל המים הנותרים של כביסה.</li>
	<li>לכבות את התנור ומאפשרים גיליון חומרים פולימריים במלאי להתקרר לטמפרטורת החדר בתוך התנור.</li>
	<li>סמן פינה אחת של המניה גיליון עם חץ מצביע על החלק העליון של הגיליון פולימר. חץ זה יסייע עם זיהוי הכיוון של הגיליון במהלך הדור קופון לדוגמה, המבטיח כי דגימות מפיסות הסדין פולימר יהיה בעקביות באותו כיוון.</li>
	<li>אחסן את הפולימר גיליון מניות ב טמפרטורת חדר, והלחות מבוקרים סביבת ליד 25% לחות יחסית לפני בדיקות tribological.</li>
</ol>2. ייצור והרכבה קופונים לדוגמא
<ol><li>כשאתה לובש אבקת חינם כפפות, לסמן את המניה גיליון פולימר עם חץ באזור המיועד קופון ליד החץ המסומן במהלך ההכנה של המניה גיליון הפולימר כך שני חצים יש באותו הכיוון.</li>
	<li>באמצעות קוביה עגול בקוטר ס מ 2.222 ומקבת, לרמוס את קופון מדגם מסביב לסימן החצים.</li>
	<li>שחרר את hex קאפ הברגים המחברים את המלחציים מדגם על בחיי עיר tribometer, הסר בורג מכסה hex ואת דיוק באביב מן הפינה הכי נגיש של המלחציים הדגימה.</li>
	<li>שקופית קופון מדגם לתוך הדגימה קלאמפ, מקפיד לוודא המדגם מכוון עם החץ הצביע הפנים למטה, לכיוון החלק האחורי של המלחציים וזה הכי קרוב לצלחת האחורי של tribometer הצד.</li>
	<li>החלף דיוק האביב, hex בורג כובע בפינה ריק של המדגם מלחציים והמשך למסור הדק כל ארבעת הברגים קאפ hex של המלחציים עד סנוג כזה כי המדגם elastomer נדחס על ידי 10% מהדרו המקורי. בהנחה לגובה מדגם 0.318 ס מ, 10% דחיסה יכולה להיות מושגת באמצעות בלוק מד ס מ 0.287 בין שתי צלחות של המלחציים.</li>
</ol>3. מכינים את Tribometer בחיי עיר
<ol><li>המקום 2.413 ס מ כיול בלוק בין הקיר של tribometer המזחלת לדוגמה, ישירות מתחת הבורג נסיעה. ודא בתיבת אוסף נתונים כבוי, ופנו את השרשרת נסיעה בכיוון סיבוב השעון כדי לגבות את המזחלת מדגם כך הקצה של המזחלת הוא 2.413 ס מ מהקיר tribometer.</li>
	<li>נגב בעדינות כדור פלדה של פני השטח מונה עם מטלית רכה או מגבת נייר מוך-פחות, הממיס המתאים כגון אצטון עבור 30 שניות עד פני השטח מונה מופיעה ללא כל פסולת.</li>
	<li>החלק המוביל משטח מונה ארד ומשקל ארד, עומס רגיל הכולל של 7.5 N, על גבי המסילה בניצב המזחלת לדוגמה, המאפשר את הכדור מונה החלק בין לתוך המנעול ולנוח על הדגימה פולימר.</li>
	<li>באמצעות מפתח הקסדצימלי שני הברגים ארד, לחבר שנאי דיפרנציאלית לינארית משתנה (LVDT) מדידה בזרוע שלך בעל משטח מונה ארד כך הצילינדר בחופשיות צף של LVDT נשענת על הזרוע.</li>
	<li>התאם את המלחציים מעכב את LVDT במקום או למטה כך LVDT היא מדידה ליד זה נקודת האפס ואז להדק את המלחציים כדי לאבטח את LVDT במקום.</li>
	<li>. תוריד את מכלול tribometer לתוך כלי לחץ, להבטיח thermowell ב מקורבות העליון של כלי השיט יהיה נמוך יותר לתוך הפער בין tribometer את הקיר של כלי השיט.</li>
	<li>לעטוף אטימה o-ring עם סך של שנתיים וחצי שכבות של מצופפי בלם זעזועים. זו מושגת על ידי ליפוף מצופפי בלם זעזועים על כך כל גלישת נוספים חופף בערך מחצית הסיבוב שתמשיך עד סביב הקוטר של o-ring פעמיים. ואז לעטוף הקוטר של o-ring בפעם האחרונה ללא שום חפיפה. ברגע o-ring נעטף, ממקמת הקצב בשפתו של הספינה לחץ.</li>
	<li>ניקח בחשבון את התוויות חיווט, חבר מחדש את חוטי החשמל חמש עבור המנוע tribometer, 4 חוטים נתונים עבור התא מטען ו 5 חוטים נתונים עבור LVDT.</li>
</ol>4. איטום הספינה לחץ
<ol><li>נמוך מקורבות העליון של כלי לחץ כדי לסגור אותו, דואגת להוריד את מקורבות העליון בעדינות על גבי PTFE עטוף איטום o-ring.</li>
	<li>הכנס את המנעולים לתוך החורים ממוספרות על מקורבות העליון שציין יצרן עולה עד האצבע חזק.</li>
	<li>שימוש במפתח hex ידנית, מקפיא את המנעולים מקורבות עולה ביד חזק וחזור עד כבר לא יכול להיות הידק את המנעולים.</li>
	<li>החל מ- 120 ננומטר והגברת במרווחים של ~ 40 ננומטר, השתמש מפתח ברגים מומנט על מומנט והסתיר בורחת עולה על כל תוספת Nm ~ 40 עד שהם הם torqued ל 280 ננומטר.</li>
</ol>5. מילוי כלי לחץ
<ol><li>עכשיו כי הספינה לחץ סגור, להתחבר את אביזרי גז מכסה אוטוקלב, לשטוף את כלי הקיבול של הלחץ בגז ארגון לחץ נמוך (~0.55 MPa) עבור 1 h עד תכולת החמצן של כלי השיט יורד 10 עמודים לדקה באמצעות חיישן חמצן אנך לתוך הפלט של הכלי לחץ.</li>
	<li>לאט לאט (< MPa 0.25/s) לשטוף את הכלי עם גז מימן עד MPa. 6.9, ואז לאט לאט. תוציא את הגז הלחץ האטמוספרי. חזור על התהליך שטיפה עוד פעמיים.</li>
	<li>לאחר שטיפה על הספינה לחץ, לאט לאט (< MPa 0.25/s) יתמלאו הכלי לחץ גז מימן עד 13.75 MPa ולאפשר את כלי הקיבול לנוח 10 דקות כך הטמפרטורה של הגז בתוך הספינה equilibrates לטמפרטורת החדר.</li>
	<li>ממלאים את הכלי כדי 20.7 MPa ולא לחכות עוד 10 דקות.</li>
	<li>. איתרתי עד המטרה 27.6 MPa מקרוב את שסתומים.</li>
	<li>לאפשר את הדגימה פולימר כדי להשרות לפחות 12 שעות בגז המימן לפני תחילת הניסוי כדי לאפשר הסתננות מלאה.</li>
</ol>6. עורכים את הניסוי
<ol><li>שח כפול כל החוטים pass-through יציאה הספינה לחץ מחוברים כראוי לרתום חיווט שכותרתה המצורפת תיבת בקרת tribometer, ולאחר מכן הפעל את tribometer.</li>
	<li>תוכנה tribometer הגדר בזמן הניסוי עד שעה ב 0.1 ס"מ/s מהירות עם אורך הנתיב של 0.140 ס מ. זה תואם למרחק של-3.5 מ'.</li>
	<li>להקרע לתא המטען ולהבטיח כי LVDT מדווח על עומק המתאים בתוכנת tribometer שאמור להיות ליד 0 מ מ.</li>
	<li>להתחיל את הניסוי.</li>
</ol>7. לאחר הניסוי
<ol><li>לאחר השלמת הניסוי, לאט וונט הכלי הלחץ של גז מימן-0.35 כ MPa/s, המבטיח כי הטמפרטורה כלי לחץ אינה ירידה מתחת 0 ° C.</li>
	<li>לבסוף, לרוקן האחסון כלי הלחץ בגז ארגון בלחץ אטמוספירי במשך 10 דקות להבטיח שזה לא מימן שנותרו בתוך הכלי.</li>
</ol>

<ol><li>Schlapbach, L. <a target="_blank" href="https://www.nature.com/articles/460809a">Technology: Hydrogen-fuelled vehicles.</a> Nature. 460 (7257), 809-811 (2009).</li>
<li>Jones, R., Thomas, G. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aJones%2C+R+%22Materials+for+the+Hydrogen+Economy%22">Materials for the Hydrogen Economy</a>. , CRC Press. Boca Raton. (2007).</li>
<li>Barth, R., Simons, K. L., San Marchi, C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBarth%2C+R+%22Polymers+for+Hydrogen+Infrastructure+and+Vehicle+Fuel+Systems%3A+Applications%2C+Properties%2C+and+Gap+Analysis%22">Polymers for Hydrogen Infrastructure and Vehicle Fuel Systems: Applications, Properties, and Gap Analysis</a>. , October 23-34 (2013).</li>
<li>Marchi, C., Somerday, B. P. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMarchi%2C+C+%22Technical+Reference+on+Hydrogen+Compatibility+of+Materials%22">Technical Reference on Hydrogen Compatibility of Materials</a>. Ref, M. T. , No. code 8100 (2008).</li>
<li>Welch, A., et al. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aWelch%2C+A+%22Challenges+in+developing+hydrogen+direct+injection+technology+for+internal+combustion+engines%22">Challenges in developing hydrogen direct injection technology for internal combustion engines</a>. , SAE International, Paper No. 2008-01-2379 (2008).</li>
<li>Fukai, Y. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aFukai%2C+Y+%22The+Metal-Hydrogen+System%22">The Metal-Hydrogen System</a>. , Springer: Verlag. Berlin Heidelberg. (2005).</li>
<li>Lu, G., Kaxiras, E. <a target="_blank" href="https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.94.155501">Hydrogen embrittlement of aluminum: The crucial role of vacancies.</a> Phys. Rev. Lett. 94 (15), 155501(2005).</li>
<li>Zhao, Z., Carpenter, M. A. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.1927690">Annealing enhanced hydrogen absorption in nanocrystalline Pd∕AuPd∕Au sensing films.</a> J. Appl. Phys. 97 (12), 124301(2005).</li>
<li>Alvine, K. J., et al. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/full/10.1063/1.3517445">High-pressure hydrogen materials compatibility of piezoelectric films.</a> Appl. Phys. Lett. 97 (22), 221911(2010).</li>
<li>Alvine, K. J., et al. <a target="_blank" href="https://www.nist.gov/publications/hydrogen-species-motion-piezoelectrics-quasi-elastic-neutron-scattering-study">Hydrogen species motion in piezoelectrics: A quasi-elastic neutron scattering study.</a> J. Appl. Phys. 111 (5), 53505(2012).</li>
<li>Aggarwal, S., et al. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.122339">Effect of hydrogen on Pb(Zr,Ti)O3Pb(Zr,Ti)O3-based ferroelectric capacitors.</a> Appl. Phys. Lett. 73 (14), (1998).</li>
<li>Ikarashi, N. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.122333">Analytical transmission electron microscopy of hydrogen-induced degradation in ferroelectric Pb(Zr, Ti)O3Pb(Zr, Ti)O3 on a Pt electrod.</a> Appl. Phys. Lett. 73 (14), (1998).</li>
<li>Castagnet, S., Grandidier, J., Comyn, M., Benoı, G. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360319910008578">Hydrogen influence on the tensile properties of mono and multi-layer polymers for gas distribution.</a> Int. J. Hydrog. Energy. 35, 7633-7640 (2010).</li>
<li>Theiler, G., Gradt, T. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301679X1500239X">Tribological characteristics of polyimide composites in Hydrogen environment.</a> Tribol. Int. 92, 162-171 (2015).</li>
<li>Sawae, Y., et al. <a target="_blank" href="http://proceedings.asmedigitalcollection.asme.org/proceeding.aspx?articleid=1638174">Friction and wear of bronze filled PTFE and graphite filled PTFE in 40 MPA hydrogen gas.</a> Proceed. , IJTC2011 249-251 (2011).</li>
<li>Fujiwara, H., Ono, H., Nishimura, S. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360319914032406">Degradation behavior of acrylonitrile butadiene rubber after cyclic high-pressure hydrogen exposure.</a> Int. J. Hydrogen Energy. 40 (4), 2025-2034 (2015).</li>
<li>Zhang, L., et al. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360319913000633">Influence of low temperature prestrain on hydrogen gas embrittlement of metastable austenitic stainless steels.</a> Int. J. Hydrogen Energy. 38 (25), 11181-11187 (2013).</li>
<li>Weber, S., Theisen, W., Martı, M. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360319913005612">Development of a stable high-aluminum austenitic stainless steel for hydrogen applications.</a> Int. J. Hydrogen Energy. 38 (14), 5989-6001 (2013).</li>
<li>Papavinasam, S. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPapavinasam%2C+S+%22Corrosion+control+in+the+oil+and+gas+industry%22">Corrosion control in the oil and gas industry</a>. , Elsevier. (2013).</li>
<li>Yamamoto, S. <a target="_blank" href="https://www.jstage.jst.go.jp/article/matertrans/45/8/45_8_2647/_article">Hydrogen Embrittlement of Nuclear Power Plant Materials.</a> Mat. Trans. 45 (8), 2647-2649 (2004).</li>
<li>Rymuza, Z. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1644966512602350">Tribology of polymers.</a> Arch. Civ. Mech. Eng. 7 (4), 177-184 (2007).</li>
<li>Mckeen, L. W. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/book/9780323442015">1 Introduction to Fatigue and Tribology of Plastics and Elastomers</a>. , Second, Elsevier Inc. (2010).</li>
<li>Lorge, O., Briscoe, B. J., Dang, P. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0032386198005278">Gas induced damage in poly(vinylidene fluoride) exposed to decompression.</a> Polymer. 40, 2981-2991 (1999).</li>
<li>Sawae, Y., Yamaguchi, A., Nakashima, K., Murakami, T., Sugimura, J. <a target="_blank" href="http://proceedings.asmedigitalcollection.asme.org/proceeding.aspx?articleid=1605418">Effects of Hydrogen Atmosphere on Wear Behavior of PTFE Sliding Against Austenitic Stainless Steel.</a> Proceed. , IJTC2007 1-3 (2008).</li>
<li>Sawae, Y., Nakashima, K., Doi, S., Murakami, T., Sugimura, J. <a target="_blank" href="http://proceedings.asmedigitalcollection.asme.org/proceeding.aspx?articleid=1648560">Effects of high pressure hydrogen on wear of PTFE and PTFE composite.</a> Proceed. , IJTC2009 233-235 (2010).</li>
<li>Duranty, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+in+situ+tribometer+for+measuring+friction+and+wear+of+polymers+in+a+high+pressure+hydrogen+environment%5BTitle%5D)+AND+%22Rev.+Sci.+Instrum%22%5BJournal%5D)">An in situ tribometer for measuring friction and wear of polymers in a high pressure hydrogen environment.</a> Rev. Sci. Instrum. 88 (9), (2017).</li>
</ol>

המחברים אין לחשוף.

הנוכחי באתרו לשעבר טכניקות בדיקה tribological של חומרים פולימריים דורשים דוגמאות להיחשף מימן בלחץ גבוה אשר נמצאים ואז נשאר בטרם נבדק באמצעות של tribometer מסחרי. 15 , 24 , 25 המתודולוגיה מבחן בפרוטוקול זה תוכנן כדי לאפשר בדיקת המאפיינים tribological של דוגמאות פולימר הסביבה לחץ גבוה בתוך באתרו. על-ידי בדיקת חומרים פולימריים כגון הדגימות EPDM שהוצגו לעיל, בזמן שהם נמצאים בלחץ, פרוטוקול זה מאפשר מדידה מציאותית יו...

בשנים האחרונות, חלה התעניינות רבה מימן כמו פליטה פוטנציאל אפס או דלק ליד אפס פליטה רכב ומקורות הכוח נייח. מאחר מימן קיים גז בצפיפות נמוכה בטמפרטורת החדר, מרבית היישומים משתמשים צורה כלשהי של מימן דחוס עבור הדלק. 1 , 2 חיסרון פוטנציאל השימוש דחוס, גז מימן בלחץ גבוה הוא תאימות עם חומרים רבים המצויים תשתית-2,-3,-4 ויישומים לרכבים5 איפה בעיות תאימות משולבים עם חוזרות בלחץ וטמפרטורה רכיבה על אופניים. סביבה מימן טהור ידוע נזק רכיבי מתכת כולל פלדות מסוימים, טיטניום באמצעות מנגנונים שונים כולל היווצרות הידריד, נפיחות, פני השטח שלפוחיות, הפרכת חומרים. 2 , 6 , 7 , 8 Non-מתכתי רכיבים כגון עופרת zirconate חומצה טיטנית (PZT) המשמש בקרמיקה פיזואלקטריים הוכיחו גם רגישים השפלה עקב מימן אפקט אי התאמה כגון שלפוחיות משטח והעברה עופרת. 9 , 10 , 11 , 12 בעוד דוגמאות אלה של נזק עקב חשיפה מימן נחקרו בעבר, התאימות של פולימר רכיבים בתוך סביבות מימן רק לאחרונה הפך להיות עניין. 13 , 14 , 15 , 16 זה במידה רבה תוצאה של רכיבים מתכתיים מתן המבנית גרעינית ויישומים נפט וגז ואילו הרכיבים הפולימר בדרך כלל לשמש מחסומים או חותמות. 17 , 18 , 19 , 20 כתוצאה מכך, חיכוך, לובשים המאפיינים של חומרים פולימריים בתוך רכיבים כגון טפלון (PTFE) שסתום המושבים, nitrile טבעי גומי (NBR) O-טבעות הופכים גורמים חשובים ביכולתם לתפקד.
במקרה של התשתית מימן, מכילים רכיבים כגון שסתומים, מדחסים, מיכלי אחסון חומרים פולימריים בקשר עם משטחים מתכתיים. האינטראקציה חיכוך בין פולימר מתכת משטחים תוצאות ללבוש מכל סוג של המשטחים. המדע של הקשר בין שחיקה של שני משטחים שמעצבת חיכוך ידוע בשם tribology. פולימרים נוטים להיות בעלי מודולים אלסטי נמוך וכוח מאשר מתכתיים, ולכן המאפיינים tribological של חומרים פולימריים שונים מאוד אלה מאלה חומרים מתכתיים. כתוצאה מכך, פולימר משטחים נוטים להפגין נזק בלאי גדול לאחר מגע חיכוך עם משטח מתכתי. 21 , 22 מימן תשתית יישומים, מהירה לחץ, טמפרטורה רכיבה על אופניים גורם אינטראקציה חוזרות ונשנות בין פולימר מתכת משטחים, ומגדילה את הסיכוי של חיכוך וללבוש על רכיב פולימר. לכימות הנזק הזה עשויה להיות מאתגרת באתרו לשעבר בשל אפשרי נפיצה של המדגם פולימר לאחר שיחרור הלחץ אשר עלול לגרום נזק בלתי-tribological. 23 . בנוסף, מוצרים פולימריים מסחריים רבים מכילים חומרי מילוי ותוספים רבים כגון תחמוצת מגנזיום (MgO) כי ייתכן אינטראקציה שלילית עם גז מימן דרך hydriding, שמסבך עוד יותר את ניתוח באתרו לשעבר של ללבוש אלה חומרים. 24 , 25
בשל המורכבות של הבחנה בין נזק לחומר פולימרי שנגרם במהלך ירידת ונזק עקב בלאי tribological באתרו לשעבר, יש צורך ללמוד ישירות את המאפיינים חיכוך של חומרים מתכתיים סיטו בתוך סביבה מימן בלחץ גבוה שסביר קיימים בתוך התשתית משלוח מימן. ב פרוטוקול זה, נדגים מבחן מתודולוגיה שפותחה כדי לכמת את החיכוך וללבוש מאפיינים של חומרים פולימריים בסביבה מימן בלחץ גבוה ניצול של tribometer בנוי למטרה בחיי עיר . 26 אנו מציגים גם נציג נתונים רכשה באמצעות tribometer בחיי עיר , אתילן פרופילן diene מונומר (EPDM) גומי, איטום פולימר נפוץ והחומרים מכשול. החומר EPDM אשר נציג הנתונים נוצר באמצעות פרוטוקול להלן נרכש ב גיליונות רבועים 60.96 ס מ עם 0.3175 ס"מ עובי ו שדווח על ידי הספק יש דירוג קושי 60A.

<table><tbody><tr><td>גיליון מלאי פולימר EPDM</td><td>McMaster-Carr</td><td>8525T68</td><td>24 אינץ' x 24 אינץ', כלי לחץ בעובי 1/8 אינץ'</td></tr><tr><td>, Autoclave</td><td>Fluitron Inc.</td><td>8308-1788-U</td><td>קוטר 5 אינץ', גובה 1'</td></tr><tr><td>טוהר גבוה גז מימן</td><td>Praxair</td><td>HY4.5</td><td>כיתה 4.5, 5 עמודים לדקה O2, 5 עמודים לדקה H20</td></tr><tr><td>O2 חיישן</td><td>Advanced Micro Instruments</td><td>T2</td><td>0-5 עמודים לדקה טווח דקות, 10,0000 עמודים לדקה מקסימום.</td></tr><tr><td>מטוהר מראש ארגון גז</td><td>Oxarc</td><td>LCCO-HP818</td><td>טוהר גבוה, 99.998%</td></tr> <tr><td>חומר ניקוי נוזלי לשטיפת כלים</td><td>McMaster-Carr</td><td>98365T89</td><td>32 אונקיות לשפוך בקבוק,</td></tr><tr><td>ספוג עמיד בפני טחב</td> בניחוח לימון <td>McMaster-Carr</td><td>7309T1</td><td>6 אינץ' אורך x 3 -1/2 אינץ' רוחב x 1 אינץ' גבוה, צהוב</td></tr><tr><td>PTFE צינור חוט איטום סרט</td><td>מקמאסטר-קאר</td><td>4591K12</td><td>1/2 אינץ' רחב, לבן </td></tr><tr><td>צבע אביזרי צינור גז</td><td>Swagelok</td><td>SS-400-1-4</td><td>1/4 "OD, נירוסטה, זכר NPT הברגה</td></tr><tr><td>מונע פטיש למות</td><td>McMaster-Carr</td><td>3427A22</td><td>7/8 "אגרוף חור מונע פטיש</td></tr><tr><td>שנאי דיפרנציאלי משתנה ליניארי</td><td>אומגה</td><td>LD320-2.5&nbsp;</td><td>2.5 מ"מ, פלט AC, מונחה עם קפיץ</td></tr><tr><td>טבעת O חיטוי חותם</td><td>Fluitron Inc.</td><td>A-4511</td><td>Hastelloy C-276, 5-3/4 אינץ' OD x 5 אינץ' ID x 3/8 אינץ'</td></tr> <tr><td>מפתח מומנט</td><td>McMaster-Carr</td><td>85555A422</td><td>מפתח ברגים מתכוונן להגבלת מומנט, שחרור מהיר, 1/2 אינץ' כונן מרובע, 50-250 רגל-פאונד. פטיש מומנט</td></tr><tr><td></td><td>מקמאסטר-קאר</td><td>5939A11</td><td>פטיש גומי קשיח וקשיח במיוחד, 2-1/4 ק"ג.</td></tr><tr><td>חיישן עומס קיבולי מיני iLoad</td><td>חיישני Loadstar</td><td>MFM-050-050-S*C03</td><td>50 פאונד, כיול U, דיוק של 0.5%, פלדה</td></tr></tbody></table>

בחיי עיר מימן בלחץ גבוה tribological בדיקה של חומרים פולימריים המשמשים תשתית משלוח של מימן

In Situ High Pressure Hydrogen Tribological Testing of Common Polymer Materials Used in the Hydrogen Delivery Infrastructure

גז מימן בלחץ גבוה ידוע להשפיע לרעה על רכיבים מתכתיים של מדחסים, שסתומים, משאבות, מפעילים. עם זאת, יחסית מעט מאוד ידוע על ההשפעות של מימן בלחץ גבוה-פולימר ואטימות מכשול החומרים המצויים גם רכיבים אלה. מחקר נוסף נדרש כדי לבדוק את התאימות של חומרים פולימריים נמצאו מרכיבי התשתית אספקת דלק מימן עם מימן בלחץ גבוה. כתוצאה מכך, חשוב לקחת בחשבון את השינויים מאפיינים פיזיים כגון חיכוך וללבוש בחיי עיר בזמן הפולימר חשופים מימן בלחץ גבוה. ב פרוטוקול זה, אנו להציג שיטה לבדיקת החיכוך, ללבוש את המאפיינים של-אתילן פרופילן diene מונומר (EPDM) אלסטומר דגימות סביבה 28 של מימן בלחץ גבוה MPa באמצעות לפי הזמנה בחיי עיר ליניארי pin-בשטוח reciprocating tribometer. נציג נובע הן בדיקה זו הציג אשר מציינים כי החיכוך של מקדם בין EPDM מדגם קופון מונה פלדה השטח גדל במימן בלחץ גבוה לעומת של מקדם החיכוך באופן דומה נמדד אויר.

באמצעות המתודולוגיה שהוצגו, ניתן למדוד את המקדם של מקדם החיכוך, לובשים קינטי דוגמה אלסטומריים בזמן בסביבה מימן בלחץ גבוה. נציג הנתונים המוצגים באיור 1 מראים כי בסביבה מימן בלחץ גבוה כוח גדול יותר הוא נדרש לעבור EPDM דוגמאות פולימר מתחת לפני השטח מונה פלדה. באמצעות הקשר בין הרגיל כוח FN ו- FK של מקדם החיכוך, ממוצע, את כוח חיכוך בין המדגם EPDM ולאחר כדור פלדה יכול להיקבע. נתונים אלה מוצגת באיור 2 היכן הדגימות ...

מתודולוגיה מבחן לכימות המאפיינים tribological של פולימרים המשמשים מימן תשתית שירות הוכח ואת תוצאות אופיינית אלסטומר נפוצים הם דנו.

בחיי עיר מימן בלחץ גבוה Tribological בדיקה של חומרים פולימריים המשמשים תשתית משלוח של מימן

High pressure hydrogen gas is known to adversely affect metallic components of compressors, valves, hoses, and actuators. However, relatively little is ...

גז מימן הוא דלק פוטנציאלי מבטיח לשימוש בכלי רכב כמעט אפסיים. על מנת לממש את כלכלת המימן, יש צורך בתשתית תדלוק. רכיבים אופייניים בתשתית כוללים מדחסים, מפעילים, שסתומים, רגולטורים וצינורות.רבים מהם כוללים שילוב כלשהו של חומרים מתכתיים ופולימריים. בעוד שרוב המתכות המשמשות ברכיבים אלה נחקרו בכבדות על תאימותן וסביבות מימן בלחץ גבוה, הייתה עבודה מועטה יחסית בחקר ההשפעה של מימן בלחץ גבוה על תאימות פולימרים. תכונות החיכוך והבלאי של פולימרים תחת מימן בלחץ גבוה הן פוטנציאליות חשובות מאוד להבנה בעת תכנון אטמים ורכיבים דינמיים.ההשפעות של מימן עשויות להיות גדולות יותר מאלו של מתכות בשל הצפיפות הנמוכה יותר של פולימר ורגישותו לדיפוזיה של מולקולות קטנות. בסרטון זה נתאר מתודולוגיית בדיקה באתרה שפיתחנו למדידת תכונות הבלאי והחיכוך של פולימרים בסביבת גז מימן בלחץ גבוה עד 4000 psi. הערת אזהרה.ניסוי זה דורש שימוש בגז מימן בלחצים גבוהים ודורש זהירות יתרה. גז מימן הוא חסר ריח, חסר צבע ולכן אינו ניתן לגילוי על ידי חושים אנושיים. מימן דליק מאוד ונשרף בלהבה כחולה כמעט בלתי נראית ויכול ליצור תערובות נפיצות בנוכחות חמצן.לחצים גבוהים העולים על 1,000 psi מוסיפים סכנות פיצוץ נוספות שיש לתכנן כראוי לקראת כל בדיקה. כמות זו של אנרגיה מאוחסנת מהווה סכנה בטיחותית חמורה. לכן, יש לבצע בדיקת נאותות, תכנון והערכת בטיחות לפני תחילת ניסוי כזה כדי להבטיח שסיכונים אלה מופחתים.הניסוי המוצג כאן מבוצע בהתאם לאמצעי הזהירות המתאימים בכלי לחץ מוסמך ASME עם דיסק פרץ המוגדר ל-5,000 psi עם אוורור מתאים. על מנת לנתח את החיכוך והבלאי של האלסטומרים בסביבת מימן בלחץ גבוה, תכננו טריבומטר ייחודי באתרו הפועל בכלי לחץ אטום ב-4,000 psi. הטריבומטר מודד את כוח החיכוך באתרו הנדרש להזזת דגימת האלסטומר בצורה הדדית ליניארית כנגד סיכת פלדה טעונה אנכית במגע עם הדגימה.בנוסף, שנאי דיפרנציאלי משתנה ליניארי או LVDT, מודד את מידת הכניסה באתרו של כדור הפלדה למשטח הפולימר במהלך הבדיקה. להכנת דגימות האלסטומר, אנו מנקים את יריעת הפולימר על ידי הסרת שמנים ואבקת טלק שנמרחו בתהליך הייצור. ואז שוטפים את יריעת הפולימר במים וסבון בעזרת ספוג לא שוחק.כדי להוציא את כל המים שנותרו מתהליך הכביסה, יבש את רצועת הפולימר בתנור ייבוש המוגדר לכ-85% מטמפרטורת העבודה המקסימלית של החומר למשך כ-72 שעות. לאחר מכן הניחו לדגימה להתקרר לטמפרטורת החדר. אחסן את רצועות הפולימר השטופות והמיובשות בסביבה מבוקרת לחות ליד 25% לחות יחסית לפני בדיקה טריבולוגית.כעת, לאחר הכנת רצועת הפולימר, תוך לבישת כפפות ללא אבקה, סמנו קצה אחד של רצועת הפולימר בחץ חד צדדי. ברווח של כסנטימטר מהסימן הראשון, צור חץ שני באותו כיוון כמו הראשון. סימנים אלו יבטיחו כיוון דגימה עקבי במהלך תהליך ההרכבה.כעת הניחו צבע עגול בגודל 7/8 אינץ' סביב החץ השני והשתמשו בצבע כדי לחתוך קופון לדוגמה מרצועת הפולימר. שחרר את ברגי מכסה המשושה, אבטח את הדגימה clamp על הטריבומטר באתרו. הסר את הבורג ואת קפיץ הדיוק מהפינה הקרובה של מהדק הדגימה.הקפד לוודא שהחץ המסומן על הקופון לדוגמה מצביע על החלק האחורי של הטריבומטר באתרו, החלק את קופון המדגם לתוך הדגימה clamp. הכנס מחדש את הקפיץ המדויק ואת בורג מכסה המשושה לחריץ הפינתי הקרוב. הכנס בלוק מד של 0.113 אינץ' ברווח בין החלק העליון והתחתון של הדגימה clamp והדק את ברגי מכסה המשושה עד שהמהדק מהודק סביב בלוק המד, מה שמבטיח דחיסה של 10% של הדגימה עם בלוק המדידה.לאחר וידוא שהחשמל לטריבומטר כבוי, כדי להגדיר את המיקום הראשוני של שלב הדגימה, הנח בלוק בגודל 0.95 אינץ' לאורך הקיר של הטריבומטר באתרו מתחת לבורג הכונן. בעזרת שרשרת ההנעה, החזר את שלב הדגימה לאורך בורג ההינע עד שהשלב צמוד לבלוק המדידה. כדי להכין את הטריבומטר באתרו לניסוי, יש לנקות תחילה את פני כדור הפלדה בעזרת מטלית רכה וממס מתאים ומתאים, במקרה זה אצטון, כדי להסיר כל סרט העברת פולימר פוטנציאלי מהכדור.החלק את מנשא כדור הברונזה על המסילה בניצב למזחלת הדגימה ואפשר לכדור הנגד להחליק לתוך חור המנעול ולנוח על דגימת הפולימר. הנח את משקולת הנחושת הנייחת על מנשא הברונזה. בעזרת מפתח משושה ושני ברגי ברונזה, חבר מחדש את זרוע המדידה LVDT למנשא הברונזה, כך שגליל צף בחופשיות של ה-LVDT מונח על הזרוע.כוונן את המהדק המחזיק את ה-LVDT במקומו, כך שה-LVDT נמדד קרוב לנקודת האפס. הורד את מכלול הטריבומטר לתוך מיכל הלחץ, וודא שהבאר התרמית באוגן העליון של הכלי תרד לרווח בין הטריבומטר לדופן הכלי. עטפו את טבעת ה- O של hastelloy בשתיים וחצי שכבות של סרט PTFE והניחו את טבעת ה- O בחריץ בשפת כלי הלחץ.חבר מחדש את חמשת חוטי החשמל עבור מנוע הטריבומטר, ארבעת חוטי הנתונים עבור תא העומס וחמשת חוטי הנתונים עבור ה-LVDT. כעת, כדי לאטום את מיכל הלחץ, הורד את האוגן העליון של כלי הלחץ כדי לסגור אותו, והקפיד להוריד את החלק העליון בעדינות על טבעת ה- O העטופה ב- PTFE. בזמן ההורדה, היו מודעים למיקום חוטי הנתונים והחשמל, כך שהם לא נצבטים בין המכסה לטבעת העדשה.הכנס את הברגים לחורים הממוספרים באוגן העליון בסדר עולה עד שהם מהודקים באצבעות. בעזרת מפתח משושה מעוות את ברגי האוגן בסדר עולה כדי להדק ביד ולחזור על הפעולה עד שלא ניתן עוד להדק את הברגים. החל מ-90 רגל פאונד וגדל במרווחים של שלושים פאונד, השתמש במפתח מומנט כדי לכוונן את ברגי האוגן בסדר עולה עד שהם מומנטים ל-200 רגל פאונד.חלק זה של הניסוי דורש שימוש במימן בלחץ גבוה. זה קריטי שהערכת הבטיחות המלאה וגורמי הבטיחות המתאימים יילקחו בחשבון בעת שימוש בגז דליק ולחץ גבוה. חבר את אביזרי הגז של סווגלוק למכסה החיטוי ושטוף את מיכל הלחץ בלחץ נמוך סביב 80 psi גז ארגון למשך כשעה עד שתכולת החמצן של הכלי יורדת מתחת ל-10 עמודים לדקה.ברגע שרמות החמצן בטוחות, לאט, בפחות מ-40 psi לשנייה, שטפו את הכלי בגז מימן טוהר של 99.995% עד 1000 psi, ולאחר מכן אווררו לאט את הגז. חזור על תהליך השטיפה פעמיים נוספות. לאחר שטיפת מיכל הלחץ, מלאו לאט את מיכל הלחץ בגז מימן עד 2,000 psi והניחו לכלי לנוח במשך 10 דקות, כך שטמפרטורת הגז בתוך הכלי תתאזן לטמפרטורת החדר.המשיכו למלא את הכלי בגז מימן בלחץ גבוה, הפעם עד 3,000 psi ולאחר מכן המתינו 10 דקות נוספות. לבסוף הביאו את הכלי ליעד 4,000 psi עם גז מימן וסגרו את כל השסתומים. אפשר לדגימת הפולימר להשרות כ-12 שעות בגז המימן לפני תחילת הניסוי.הניסוי מבוצע במשך שעה אחת של תנועה ליניארית, המתורגמת ל-120 מחזורי הדדיות ליניאריים של שלב הדגימה. במהלך הניסוי, תא העומס מודד את כמות הכוח הנדרשת כדי להחליק את פני השטח של קופון דגימת האלסטומר על פני כדור הפלדה הטעון. בנוסף, ה-LVDT מודד את עומק החדירה של כדור הפלדה לדגימת האלסטומר כפונקציה של זמן.לאחר השלמת הניסוי, הורידו לאט את לחץ המערכת בקצב נמוך מ-50 psi לשנייה כדי למנוע דקומפרסיה אפשרית של פיצוץ ובכך נזק למשטח דגימת הפולימר שאינו מייצג מנגנוני חיכוך או בלאי. מכוח החיכוך הנמדד על ידי תא העומס הנקרא F של k, והכוח הרגיל שמפעיל כדור הפלדה, הנקרא F של n, ניתן לחשב את מקדם החיכוך הקינטי mu. באמצעות נתוני עומק החדירה של LVDT x, וניתן לחשב את הלחץ, הנפח והזמן, את גורם הבלאי, את עמידות החומר בפני שחיקה.חלקות אלו מכילות נתונים מייצגים שנאספו באמצעות מתודולוגיית הבדיקה המתוארת בסרטון זה, תוך בדיקת גומי EPDM וגז מימן בלחץ גבוה, הנתונים הכחולים ואוויר בלחץ הסביבה, הנתונים השחורים. במערך הנתונים המוצג כאן, מקדם החיכוך של כדור הפלדה בדגימת הפולימר EPDM הוגדל בגז מימן בלחץ גבוה בהשוואה לאוויר הסביבה. עם זאת, עמידות הבלאי של דגימת ה-EPDM הייתה נמוכה יותר במימן בלחץ גבוה מאשר באוויר בלחץ סביבתי.סביר להניח שזה נובע מהצפיפות המוגברת של הדגימות בלחץ. תשתית אספקת דלק המימן מתרחבת במהירות כדי לענות על הצרכים של רכבי דלק חלופיים חדשים. הבטיחות והאמינות של תשתית זו יסתמכו על הבנת התאימות של חומר רך למימן בלחץ גבוה.כאן הדגמנו מתודולוגיית בדיקה למדידת התכונות הטריבולוגיות של חומרים פולימריים בסביבת מימן בלחץ גבוה באמצעות טריבומטר ייחודי באתרו. ניתן להשתמש במתודולוגיית בדיקה זו כדי להעריך את כשירותם של חומרים פולימריים לשירות בתשתית המימן.

in-situ-high-pressure-hydrogen-tribological-testing-common-polymer

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

יש התעניינות מחודשת בפיתוח מסתמי פולימרים. כאן, המטרות הן כדי להוכיח את ההיתכנות של שינוי מעתק דופק מסחרי כדי להתאים לגיאומטריות תלת עלון ולהגדיר פרוטוקול להציג נתונים הידרודינמית סתום פולימר בהשוואה לנתונים שסתום ילידים ותותבים שנאספו בתנאים כמעט זהים.

פרוטוקול להערכה הידרודינמית יחסית של הפולימר שסתום Tri-עלון

העמידות של פולימרים וחומרים מרוכבים פולימרים מחוזקים בסיבים בשירות היא היבט קריטי לעיצובים ולתחזוקה מבוססת מצב. אנו מציגים פלטפורמת בדיקות מעבדה חדשה בעלות נמוכה לחקירת ההשפעה של עומסים מכניים וסביבתיים במקביל, ועשויים לסייע בתכנון מבנים מרוכבים יעילים יותר אך בטוחים יותר.

בדיקת פלטפורמה לעמידות ללימודים של פולימרים ומחוזקים בסיבים פולימריים מרוכבים תחת גירויים במקביל Hygrothermo-מכאניים

אנו מדווחים על פרוטוקול לשילוב המטרולוגיה האטומית של מיקרוסקופ המנהור הסורק לדפוס פני השטח עם שקיעת שכבה אטומית סלקטיבית ותחריט יונים תגובתי. באמצעות תהליך חזק הכולל חשיפות אטמוספריות רבות והובלה, ננו-מבנים תלת מימדיים עם מטרולוגיה אטומית מיוצרים.

ייצור ננו-מבנה אטומי למעקב

אנו להדגים את יישום 1 H (15 N, αγ) 12 C ניתוח תגובה גרעיני תהודה (NRA) כדי להעריך את צפיפות כמותית של אטומי מימן על פני השטח, בהיקף, ותמורת שכבת interfacial של חומרים מוצקים. פרופיל עומק מימן משטח כמעט של Pd (110) גביש יחיד ושל SiO 2 / Si (100) ערימות מתואר.

כימות של ריכוזי מימן שכבות חיצוניות ואת ממשק חומרים בתפזורת באמצעות פרופיל עומק עם ניתוח תגובה גרעיני

מאמר זה מתאר הגדרה ושיטה להדמיה באתרה של דגימות שמן במגוון תנאי טמפרטורה ולחץ שמטרתם לחקות תהליכי זיקוק ושדרוג. הוא משמש בעיקר לחקר מדיה איזוטרופית ואנזוטרופית המעורבת בהתנהגות העכירות של הזנות נפט.

באתרו ויזואליזציה של התנהגות השלב של דוגמאות שמן בתנאי תהליך זיקוק

שיטה נוחה סינתזה של 2 ננומטר נתמך bimetallic nanoparticle Pt-Cu זרזים עבור dehydrogenation פרופאן הוא דיווח כאן. בשנת סינכרוטרון באתרו טכניקות רנטגן לאפשר קביעת מבנה הזרז, שהוא בדרך כלל אפשר להשיג באמצעות מכשירים במעבדה.

סינתזה ובדיקה של Pt-Cu נתמך פתרון מוצק Nanoparticle זרזים עבור פרופ &#39;Dehydrogenation

כאן, אנו מציגים פרוטוקול למדוד tribocorrosion קצב וקורוזיה ללבוש הסינרגיה של סרט דק, לרשימת תפוצה Al סגסוגות מדומה ים מים בטמפרטורת החדר.

קביעת קצב Tribocorrosion ואת הסינרגיה ללבישה-קורוזיה של סגסוגות אלומיניום בתפזורת ושכבות דקות

כדי להחדיר כמויות גבוהות של מימן אלומיניום וסגסוגות אלומיניום, שיטה חדשה של טעינה מימן פותחה, נקרא חיכוך בתהליך המים.

מימן טעינה של אלומיניום באמצעות חיכוך במים

כורי ממברנות מאפשרים הידרוגנציה בתנאי סביבה ללא קלט H2 ישיר. אנו יכולים לעקוב אחר ייצור המימן וניצולו במערכות אלה באמצעות ספקטרומטריית מסות אטמוספרית (atm-MS) וספקטרומטריית מסות כרומטוגרפיית גז (GC-MS).

ייצור וניצול מימן בכור ממברנות

יהלומי סדן התא המחומם לייזר בשילוב עם טכניקות מיקרו עקיפה synchrotron מאפשר לחוקרים לחקור את הטבע ומאפיינים של שלבים חדשים של עניין בלחץ וטמפרטורה (PT) תנאים קיצוניים. ניתן לאפיין דגימות...

סינתזה וMicrodiffraction בלחצים וטמפרטורות קיצוניים

חקור שיטת בדיקה טריבולוגית לפולימרים בתשתית מימן בלחץ גבוה. למד כיצד למדוד חיכוך ושחיקה באלסטומרים לתכנון חותמות דינמיות ורכיבים בטוחים.

בחיי עיר מימן בלחץ גבוה Tribological בדיקה של חומרים פולימריים המשמשים תשתית משלוח של מימן

גלה סרטונים נוספים