Summary
בדיקה של תהליכים הקשורים קורוזיה חומרים עלול להיות קשה במיוחד בסביבות שאינן-מימית. כאן, אנו מציגים שיטות שונות לבדיקת לטווח קצר ולטווח ארוך של קורוזיה התנהגות של סביבות מימית כגון דלק ביולוגי, במיוחד אלה המכילים bioethanol.
Abstract
קורוזיה חומרים יכול להיות גורם מגביל עבור חומרים שונים ביישומים רבים. לכן, זה הכרחי כדאי להבין תהליכי קורוזיה, למנוע מהם, למזער את הנזקים המשויכים אליהם. אחד המאפיינים החשובים ביותר של תהליכי קורוזיה הוא קצב קורוזיה. המדד של קורוזיה המחירים הוא לעתים קרובות קשה מאוד או אפילו בלתי אפשרי בפרט פחות מוליך, הלא-מימית סביבות כגון דלק ביולוגי. כאן, אנו מציגים חמש שיטות שונות עבור קביעת המחירים קורוזיה ואת היעילות של הגנה נגד קורוזיה דלק ביולוגי: (i) מבחן סטטי, (ii) מבחן דינמי, (iii) מבחן סטטי עם ריפלוקס יותר ויותר אלקטרוכימי מידות (iv) סידור 2-אלקטרודה, (v) בסידור שלוש-אלקטרודה. המבחן סטטי הוא יתרון בשל מדרישותיו נמוך על חומרים וציוד אינסטרומנטלית. הבדיקה דינאמי מאפשר בדיקה של שיעורי קורוזיה חומרים מתכתיים-מצבים חמורים יותר. הבדיקה סטטי עם ריפלוקס קריר מאפשר בדיקה בסביבות עם צמיגות גבוהה יותר (למשל, שמנים מנוע) בטמפרטורות גבוהות יותר בנוכחות חמצון או אווירה אינרטי. המדידות אלקטרוכימי מספקים תצוגה מקיפה יותר על תהליכי קורוזיה. תא הציג גיאומטריות והסדרי (שני-אלקטרודה 3-אלקטרודה ומערכות) מאפשרות לך לבצע מדידות בסביבות דלק ביולוגי ללא בסיס אלקטרוליטים זה יכולה להיות השפעה שלילית על התוצאות ולטעון אותם עם שגיאות מדידה. השיטות הציג מאפשרים ללמוד את התוקפנות קורוזיה של סביבה, את עמידות בפני קורוזיה חומרים מתכתיים את היעילות של קורוזיה מעכבי עם תוצאות נציג לשחזור. התוצאות המתקבלות בשיטות אלה יכול לסייע להבין תהליכי קורוזיה בפירוט רב יותר כדי למזער את נזקי קורוזיה.
Introduction
קורוזיה גורמת חומר נהדר ונזק כלכלי ברחבי העולם. זה גורם רב מההפסדים גשמי עקב התפוררות גשמי חלקי או מלא. החלקיקים שפורסמו ניתן להבין כמו זיהומים; הם יכולים להשפיע לרעה לשנות את ההרכב של הסביבה או את הפונקציונליות של התקנים שונים. כמו כן, קורוזיה יכול לגרום שלילי בשינויים חזותיים של חומרים. לפיכך, יש צורך להבין את תהליכי קורוזיה בפירוט רב יותר לפתח אמצעים כדי למנוע קורוזיה ולצמצם את הסיכונים הפוטנציאליים שלו1.
בהתחשב נושאים סביבתיים ונעצור מוגבל דלק מאובנים, יש עניין גדל והולך דלקים חלופיים, ביניהם דלק ביולוגי ממקורות מתחדשים לשחק תפקיד חשוב. ישנם מספר של דלק ביולוגי זמין שעשוי להיות שונה, אבל bioethanol המופק ביומסה כיום היא החלופה המתאימה ביותר עבור gasolines מחליף (או מיזוג עם). השימוש bioethanol מוסדר על ידי הוראה 2009/28/EC של האיחוד האירופי2,3.
אתנול (bioethanol) יש מאפיינים שונים באופן משמעותי בהשוואה gasolines. זה מאוד קוטבי, מוליך, miscible לגמרי עם מים, וכו ' תכונות אלו עושות אתנול (ו דלק תערובות המכיל אתנול גם) אגרסיבי מבחינת קורוזיה4. עבור דלקים עם תוכן אתנול נמוכים, זיהום על ידי כמויות קטנות של מים יכולה לגרום ההפרדה של שלב מים-אתנול מהשלב פחמימן וזה יכול להיות קורוזיבית מאוד. אתנול נטול מים עצמו יכול להיות אגרסיבי של כמה מתכות אצילות פחות ולגרום "יבשות קורוזיה"5. עם מכוניות קיימים, קורוזיה יכול להתרחש כמה חלקים מתכתיים (במיוחד מ נחושת, פליז, אלומיניום או פלדה פחמן) אשר באים במגע עם הדלק. יתר על כן, קוטב מזהמים (בעיקר כלורידים) עשוי לתרום קורוזיה כמקור לזיהום; חמצן מסיסות חמצון תגובות (זה יכול להתרחש במיזוגים אתנול-בנזין (EGBs) ולהיות מקור של חומרים חומציים) יכולים גם לשחק עם6,תפקיד חשוב7.
אחת האפשרויות כיצד להגן על מתכות מפני קורוזיה הוא השימוש של מעכבי קורוזיה כביכול זה מאפשרות לך להאט באופן משמעותי (לעכב) קורוזיה מעבד8. הבחירה של מעכבי קורוזיה תלוי בסוג ייחלש, הנוכחות של תכשירים קורוזיה, במיוחד על מנגנון מעכב נתון. כיום, אין שום רב תכליתי מסד נתונים או סיווג זמין שיאפשר התמצאות פשוטה במעכבי קורוזיה.
סביבות קורוזיה ניתן לחלק מימית או שאינם מימית, כמו עוצמת הטבע של תהליכי קורוזיה בסביבות אלה שונים באופן משמעותי. לסביבות שאינן-מימית, קורוזיה אלקטרוכימי קשור שונים התגובות הכימיות הוא אופייני, ואילו רק אלקטרוכימי קורוזיה (ללא תגובות כימיות אחרות) מתרחשת בסביבה מימית. יתר על כן, קורוזיה אלקטרוכימי הוא הרבה יותר אינטנסיבי מימית בסביבות9.
בסביבות אורגני-מימית, נוזלי, תהליכי קורוזיה תלויה מידת הקוטביות של תרכובות אורגניות. זה קשור ההחלפה של מימן כמה קבוצות פונקציונליות על ידי מתכות, אשר מחובר עם השינוי של מאפייני תהליכי קורוזיה מ אלקטרוכימי כימי, אשר נמוכים קורוזיה אופייניות של השוואה עם תהליכים אלקטרוכימי. סביבות Non-מימית בדרך כלל יש ערכים נמוכים של מוליכות חשמלית9. כדי להגביר את מוליכות בסביבות אורגני, אפשרי להוסיף שנקרא התומכים אלקטרוליטים כגון tetraalkylammonium tetrafluoroborates או הדאגה שלכם. למרבה הצער, חומרים אלה יכולים בעלי מאפיינים inhibitive, או להפך, להגדיל את שיעורי קורוזיה10.
ישנן מספר שיטות עבור בדיקות של קורוזיה המחירים חומרים מתכתיים או את היעילות של מעכבי קורוזיה, כלומר עם או בלי מחזור הסביבה, דהיינו, קורוזיה סטטיים ודינמיים לבדוק, בהתאמה לטווח הקצר ולטווח הארוך 11 , 12 , 13 , 14 , 15. עבור שתי שיטות, חישוב המחירים קורוזיה חומרים מתכתיים מבוסס על משקל הפסדים של החומרים שנבדקו במשך פרק זמן מסוים. לאחרונה, שיטות אלקטרוכימיות הופכים חשובים יותר במחקרים קורוזיה עקב יעילות גבוהה ושעות מדידה קצר שלהם. יתר על כן, הם יכולים לעיתים קרובות לספק מידע נוסף ונוף מקיף יותר על תהליכי קורוזיה. השיטות הנפוצות ביותר הן עכבה אלקטרוכימי ספקטרוסקופיה (EIS), קיטוב potentiodynamic והמידה של הייצוב של קורוזיה פוטנציאליים בזמן (במישורי, שני-אלקטרודה או בסידור אלקטרודה 3)16 ,17,18,19,20,21,22,23.
כאן, אנו מציגים חמש שיטות עבור לטווח קצר ולטווח ארוך בדיקה של התוקפנות קורוזיה של סביבה, את עמידות בפני קורוזיה חומרים מתכתיים, היעילות של מעכבי קורוזיה. כל אחת מהשיטות ממוטבים עבור מדידות בסביבות שאינן-מימית, מודגמות על EGBs. השיטות מאפשרים קבלת התוצאות נציג, לשחזור, אשר יכול לעזור להבין תהליכי קורוזיה בפירוט רב יותר כדי למנוע ולמזער נזקים קורוזיה.
עבור הבדיקה קורוזיה טבילה סטטית במערכות מתכת-נוזל, בדיקות סטטיות קורוזיה במערכות מתכת-נוזל ניתן לבצע גם מנגנון פשוט המורכב בקבוק 250מל מצוידים עם וו לתליית דוגמה שנותחה, ראה איור 1.
עבור הבדיקה קורוזיה דינמי עם זרימת נוזלי, מעכבי קורוזיה מתכת או את התוקפנות של נוזלים (דלקים) יכול להיבדק ב מנגנון זרימה עם מחזור הדם של המדיום הנוזלי המוצג באיור2. מנגנון זרימה מורכב חלק מחוסמת מאגר של הנוזל שנבדקו. בחלק מחוסמת, הנוזל שנבדקו נמצא בקשר עם מדגם מתכתי בנוכחות חמצן האוויר או באווירה אינרטי. אספקת גז (אוויר) מובטחת על ידי frit עם הצינור להגיע התחתון של הבקבוק. המאגר של הנוזל שנבדקו המכיל כ- 400-500 מ"ל של הנוזל שנבדקו מקושר עם ריפלוקס מגניב המאפשר החיבור של המנגנון עם האווירה. במקרר, החלק המתאיידים של הנוזל הוא קפוא ב-40 ° c משאבת סחרור מאפשר שאיבה של הנוזל בקצב מתאים של Lh–0.51 באמצעות במעגל סגור מחומרים כימית ויציב אינרטי (למשל, טפלון, Viton, Tygon) מן החלק אחסון לתוך החלק מחוסמת, מ המחזיר הנוזל דרך העודפים לתוך החלק אחסון.
עבור הבדיקה קורוזיה טבילה סטטי עם ריפלוקס קריר יותר בנוכחות גז בינונית, מעכבי קורוזיה, ההתנגדות חומרים מתכתיים או את התוקפנות של סביבת נוזלי יכול להיבדק במנגנון המוצג באיור3. המנגנון מכיל שני חלקים. החלק הראשון מורכב בקבוקון עורף שני, מחוסמת 500 מ"ל עם מד חום. הבקבוק מכיל כמות מספקת של סביבה נוזלית. החלק השני מורכב (א) ריפלוקס קריר עם זכוכית קרקע משותפת כדי להשיג חיבור הדוק עם הבקבוק, (ii) קולב להנחה הדגימות מתכתי, frit (iii) עם צינור לאספקת גז (אוויר) להגיע התחתון של הבקבוק. המנגנון מחובר את האווירה באמצעות הצידנית המונעת אידוי נוזלים.
מתקן למדידות אלקטרוכימיות בהסדר שני-אלקטרודה מוצג באיור4. האלקטרודות עשויים מתכת גליונות (3 x 4 ס מ, מ פלדה קלה), אשר מוטבעים לגמרי epoxide שרף על צד אחד כדי להגן עליהם מפני סביבתו קורוזיבית. שתי אלקטרודות נדפקנו אל המטריקס כך המרחק ביניהם הוא בערך 1 מ מ22.
המדידות אלקטרוכימי בהסדר שלוש-אלקטרודה מורכב עבודה, הפניה ואלקטרודות עזר הניח בתא מדידה כך במרחק קטן בין האלקטרודות מובטחת; ראה איור 5. הפניה אלקטרודה, calomel או אלקטרודות argent-כלורי עם גשר מלח (i) מול 3–1פתרון של חנקת אשלגן (יודע3) או (ii) 1 מול–1פתרון של ליתיום כלוריד (LiCl) הכוללת ב ניתן להשתמש אתנול. פלטינה חוטים, רשת או צלחת יכול לשמש האלקטרודה עזר. האלקטרודה עבודה מורכבת (i) חלק מדידה (נבדק חומר עם חוט בורג) ו- (ii) קובץ מצורף בורג מבודד מן הסביבה קורוזיה, ראה איור 6. האלקטרודה חייב להיות מבודדים מספיק על-ידי החותם חמיקת אנטי.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. בדיקת קורוזיה טבילה סטטית במערכות מתכת-נוזל
- להוסיף 100 – 150 מ"ל של הסביבה קורוזיה נוזלי שנבדקו לבדיקת עמידות חומרים מתכתיים או את היעילות של מעכבי קורוזיה (קרי, EGB אגרסיבי מזוהם עם כמויות מים, עקבות של כלורידים, סולפטים, חומצה אצטית) לתוך בקבוק 250מל מצוידים עם וו לתליית דוגמה שנותחה (איור 1).
- התאם את פני השטח של הדגימות מתכתי שחיקה באמצעות נייר זכוכית (1200 mesh) ו ליטוש תחת מים זורמים, כך השטח מכוונן באופן שווה. לאחר מכן, degrease השטח מדגם ביסודיות עם 25 מ של אצטון, בערך 25 מ של אתנול, לייבש אותו באופן חופשי או באמצעות ספרות זולה רקמות, ולשקול את הדגימה על איזון האנליטי עם דיוק של ארבעה מקומות עשרוניים.
הערה: הטיפול מדגם חייב תמיד להתבצע באופן זהה, אחרת ניתן לטעון מדידות על ידי שגיאה. זה קריטי תמיד להשתמש בנייר זכוכית עם אותו גודל גרגרים והוא sandpapers משומש חייב להיות חד פעמיים, כלומר, חתיכה אחת של נייר זכוכית עבור כל דגימה ומדידה. המשטח חייב להיות מותאם באופן שווה, לכך שאינו יכול להכיל כל פגמים משטח כגון שריטות, בורות, וכו ' - לאחר הטיפול משטח, לתלות את הדגימה מתכתי לתוך הנוזל בבקבוק כך זה לא משקר על החלק התחתון של הבקבוק, ראה איור 1. לסגור את הבקבוק חזק למנוע כניסה אידוי ואוויר נוזלי.
- לבחור את עוצמת הקול של הנוזל שנבדקו כך היחס משטח נוזלי/מטאל הוא כ- 10 ס מ31 ס מ2 מינימלית.
- במרווחי זמן קבועים, להסיר את הדגימה מתכתי מהבקבוק, לשטוף אותו עם 25 מ של אצטון ולהשתמש רקמת מוך יבש זה, להסיר את שכבת פני השטח של קורוזיה עודף מוצרים. לאחר מכן, לשקול את הדגימה על איזון האנליטי עם דיוק של ארבעה מקומות עשרוניים. לאחר שקילה, להחזיר את הדגימה בחזרה לתוך הבקבוק.
הערה: המרווחים עבור הסרת ומשקלו הדגימות צריך להיבחר בנפרד עבור כל דגימה שנבדקו המבוסס על בדיקה חזותית של השינויים על גבי המשטח מדגם במהלך הבדיקה. משכי זמן קצרים יותר (למשל, 8 h או פחות) צריך להיות מיושם כאשר שנצפו אינטנסיבי שינויים משטח, המרווחים יכול להיות ארוך יותר (למשל, 24 שעות ביממה, 48 h) כאשר פחות אינטנסיבית או משטח והשינויים אינם גלויים. כאשר נדרשת השוואה בין הדגימות, משך הבדיקה חייב להיות זהה. - לפי המשקל של המדגם מתכתי, לחשב לירידה במשקל מתחילת הניסוי הקשורים אל פני השטח לדוגמה עבור הזמן נתון חשיפה. לאחר מתרחש מצב יציב במערכת מתכת נוזלי (נצפתה ללא עלייה לירידה במשקל לאורך זמן), לסיים את הניסוי.
- לחשב את קצב הקורוזיה על פי הנוהל שהוצג בשלב 4 (לפני החמצה) או בשלב 5 (לאחר החמצה של המוצרים קורוזיה פני השטח).
הערה: המחירים קורוזיה שהושג לאחר החמצה של קורוזיה משטח המוצרים נמצאים בשימוש על ההערכה של חיסכון של מעכבי קורוזיה, לקבלת פרטים נוספים, ראה תוצאות נציג.
2. המבחן קורוזיה דינמי עם זרימת נוזלי
- להוסיף 500 מ"ל של הסביבה שנבדקו קורוזיה נוזלי לתוך הבקבוק צוואר ארבע של החלק אחסון של המנגנון. לשמן את המפרקים שברי זכוכית + בקבוקי שתייה צידניות עם גריז סיליקון ולתקן (א) ריפלוקס קריר יותר, (ii) מד חום, (iii) נים היניקה מחוברת משאבה ו (iv) העומס המחובר לחלק מחוסמת על צווארן של הבקבוק על פי איור 2 .
- להפעיל את cryostat מחובר הצידנית ולהגדיר את הטמפרטורה ל-40 מעלות צלזיוס. למלא את המעגל קירור סגורה עם אתנול.
- השתמש את נימי עבור דלק שאיבה להתחבר המשאבה הספירלה אחרים-מכשור לכוורות של החלק מחוסמת, מה שמביא דלק preheated דרך החלק התחתון של התא מדידה. תדליק את המשאבה ולקבוע את קצב זרימת דלק הרצוי (500 מ"ל × h-1). להפעיל את התרמוסטט של החלק מחוסמת ולהגדיר את הטמפרטורה הערך הרצוי (40 ° C).
- לאחר החלק מחוסמת מלא דלק, הדלק יתחיל לזרום דרך החלק גלישה בחזרה לתוך אחסון הבקבוק, פתח התא מדידה מורכב משני חלקים מחובר דרך משותפת שברי זכוכית ולתלות על הקרקע, מלוטש, degreased, שקל (לדוגמה גיליון מתכת עם הפרופורציות המתאימות) על הקולב.
הערה: הטיפול הדגימה מבוצעת על פי הנוהל שהוצג ב- 1.2 שלב. - להתחבר frit את הצינור לאספקת אוויר עם כלי לחץ דרך מווסת לחץ זרימה, להגדיר את קצב זרימת גז הרצוי זרימה (20 – 30 מ"ל × דקות-1).
- במרווחי זמן קבועים, להסיר את הדגימה מתכתי מן החלק מחוסמת ועקוב אחר ההוראות שהוצגו בשלב 1.5.
- בצע את ההוראות הציג השלבים 1.6 ו- 1.7.
3. בדיקת קורוזיה טבילה סטטי עם ריפלוקס קריר יותר בנוכחות גז בינונית
- להוסיף 200 – 300 מ של המדגם שנבדקו (למשל, שמן מנוע שנבדקו המכיל של דלק E100 אגרסיבי) לתוך הבקבוק מחוסמת.
- לתלות מדגם הקרקע, מלוטש, degreased ועוד שנשקל על הקרס של מקרר. לשמן המפרק שברי זכוכית של מקרר עם גריז סיליקון ותקן את הצידנית לתוך הבקבוק.
הערה: הטיפול הדגימה מבוצעת על פי הנוהל שהוצג ב- 1.2 שלב. - להתחבר frit את הצינור עבור אספקת אוויר עם כלי לחץ באמצעות מווסת לחץ, זרימה ולהגדיר את קצב זרימת גז הרצוי (80 מ ל × דקות-1) על זרימה.
- הגדר את הטמפרטורה עד 80 ° C על התרמוסטט להרפיה הבקבוקון ואת ל-40 ° C-cryostat מחובר הצידנית.
- לאחר תקופת המתאים (למשל, 14 ימים), להסיר את הדגימה מתכתי המנגנון ועקוב אחר ההוראות שהוצגו בשלב 1.5.
- בצע את ההוראות הציג השלבים 1.6 ו- 1.7.
4. חישוב קצב הקורוזיה של אובדן משקל
- מן ההפסדים קורוזיה שהושג לפי השיטות המוצגים שלבים 1-3, לחשב את הערך של קצב קורוזיה על פי משוואות 1 ו- 2.
(1)
(2)
nPm הוא קצב הקורוזיה ב- g·m−2·h− 1, ρ היא הצפיפות של חומר מתכתי ב- g·cm−3, Δm הוא אובדן המשקל הממוצע ב- g, S הוא שטח הפנים של מתכת חומר ב m2, ו- T הוא הזמן (בשעות) מתחילת המבחן להסרת לוחית המתכת למדידה.
(1)
(2)5. החמצה של המוצרים קורוזיה על משטח מתכת
- מלפפונים חמוצים הדגימות מאוכלת של פלדה קלה ב- wt. 10% פתרון של chelaton השלישי ב 50 מעלות צלזיוס במשך 5 דקות. לאחר מכן, הסר את הדגימה מהפתרון, לנקות אותו בעזרת מברשת תחת מים זורמים, לשטוף אותו עם אצטון, יבש, שוקל אותה. לאחר מכן, להחזיר את הדגימה אל הפתרון chelaton, חזור על התהליך עד משקל קבוע, מתקבל.
- מלפפונים חמוצים הדגימות מאוכלת פליז, ברונזה או נחושת ב כרך 10% הפתרון של חומצה גופרתית תחת חנקן מבעבעים (כדי להסיר חמצן מומס אוויר) עבור 1 דקות. לאחר מכן, הסר את הדגימה מהפתרון, לנקות אותו בעזרת מברשת תחת מים זורמים, לשטוף אותו עם אצטון, יבש, שוקל אותה. לאחר מכן, להחזיר את הדגימה בתוך תמיסת חומצה, חזור על התהליך עד משקל קבוע, מתקבל.
6. אלקטרוכימי מדידות בהסדר שני-אלקטרודה
- להסיר את המערכת האלקטרודה לתא מדידה, להבריג, להתאים את פני השטח של האלקטרודות על פי הנוהל שהוצג ב- 1.2 שלב (ללא שקילה) ולאחר מכן להשלים את המערכת אלקטרודה שוב.
- למלא את התא מדידה עם 80 מ של הסביבה קורוזיה נוזלי שנבדקו וסגור את זה דרך מערכת אלקטרודה. מכניסים את כל התא לתוך כלוב פאראדיי מקורקע. לחבר את galvanostat ואת potentiostat למערכת אלקטרודה כך אלקטרודה אחת של המערכת פועלת כמו אלקטרודה הפניה האלקטרודה השנייה משמש פועל, אלקטרודה עזר באותו זמן.
- הכלי תוכנה, הגדר את רצף המכילה את המידות פוטנציאלי של מעגל (מכ, ייצוב של קורוזיה פוטנציאל מעגל פתוח), מדידה ספקטרוסקופית (EIS) עכבה אלקטרוכימי. הייצוב לבצע במשך לפחות 30 דקות למזער את השינוי פוטנציאליים.
- מתחייבים המדידות EIS-משרעת גבוהה מספיק על פי המוליכות של הסביבה קורוזיה (דלק).
הערה: נמוך יותר מוליכות הדלק זה, הערכים משרעת גבוהה יותר יש צורך. עבור דלקים המכיל יותר מ-80% כרך של אתנול, בחר את הערכים משרעת בטווח של 5 – 10 mV. עבור דלקים המכיל אתנול בטווח של 10 – 80% כרך, בחר את הערכים משרעת בטווח של 10 – 50 mV. עבור דלקים המכיל פחות מ- 10% כרך של אתנול, בחר את הערכים משרעת בטווח של 50-80 mV. - מתחייבים להיות מסוגל להעריך את החלקים נמוכה, גם בתדירות גבוהה של הספקטרום של מדידות עכבה במגוון מספיק תדרים (5-1 mHz).
- לקבוע את הקבוע תא Ks עבור כל אלקטרודה על ידי מדידה ב n-heptane ב, ובו המקדם הדיאלקטרי של 1.92 לפי המשוואה הבאה:
(3)
כאשר C היא קיבול המתקבל החלק בתדירות גבוהה של הספקטרום עכבה נמדד סידור מישורי אלקטרודה במערכת n-heptane במטאל, חדוהr הוא המקדם הדיאלקטרי יחסית של n-heptane ב, ו- חדוה0 הוא המקדם הדיאלקטרי יחסית של שואב האבק. - להשתמש הקבוע תא שהושג עבור חישוב המקדם הדיאלקטרי דלק חדוה , חישוב מחדש של resistivity R על פי המשוואות הבאות:
(4)
(5)
(3)
(4)
(5)7. אלקטרוכימי מידות הסידור שלוש-אלקטרודה
- להתאים את החלק מדידה של האלקטרודה עבודה מחומר מתכתי שנבדקו על פי הנוהל שהוצג ב- 1.2 שלב (ללא שקילה) ולעזאזל עם זה על הסיומת אלקטרודה.
- למלא את התא מדידה עם 100 מ של הסביבה קורוזיה נוזלי שנבדקו וסגור אותה עם כובע שדרכו מובלים האלקטרודה לעבוד מתוך החומר נבדק, האלקטרודה עזר מן החוט פלטינה. סובב את החוט, קרי, אלקטרודה עזר, אחיד סביב האלקטרודה עבודה. דרך הכניסה בצד של התא, הכנס האלקטרודה הפניה באמצעות גשר כך שיהיה כמה שיותר קרוב האלקטרודה עבודה ככל האפשר.
הערה: אלקטרודות לא נוגעים אחד בשני. - הכנס את התא לתא פאראדיי מוארק וחבר האלקטרודות באמצעות מערכת כבלים galvanostat ו- potentiostat מצוידים עם התוכנה המתאימה.
- התוכנה של התקני מדידה בשימוש, הגדר את רצף מדידה המכילה את המדידה של ג'ונס (i) עבור תקופת זמן ארוכה דיה (לפחות 60 דקות), (ii) EIS בטווח של בערך 1 מגה-הרץ – 1 מגה-הרץ-ערך משרעת של mV 5 – 20 ו- polarizati (iii) מאפייני (סריקה Tafel) בטווח של 200-500 mV על פוטנציאל קורוזיה.
- לחשב את צפיפות זרם jקור לפי המשוואה שטרן-גירי:
(6)
(7)
היכן jקור צפיפות הזרם קורוזיה, b ו bk הם קבועים Tafel, Rp הוא ההתנגדות קיטוב מוערך מן המדידות EIS. יתר על כן, חישוב שער מיידי קורוזיה בין התביעות משקל גשמי. לקבוע את ההפסדים משקל גשמי צפיפות הזרם Faraday´s למשפטים כדלקמן:
(8)
(9)
כאשר m הוא המסה של החומר בסול; אני הוא הזרם; t הוא הזמן; A הוא קבוע המידתיות כמנהל המקבילה אלקטרוכימי של החומר, נמדד kg· C− 1; F הוא קבוע פאראדיי (9.6485 × 104 C·mol− 1); ו- z מספר האלקטרונים הדרושים כדי לא לכלול מולקולה אחת. 22
(6)
(7)
(8)
(9)8. חישוב של היעילות של מעכבי קורוזיה
- השתמש בערכים שהושג של קיטוב התנגדות או קורוזיה קצב כדי לחשב את היעילות של מעכבי קורוזיה על פי המשוואות הבאות:
(10)
או
(11)
איפה Ef היעילות של מעכבי קורוזיה %; Rאני הוא ההתנגדות קיטוב של חומר; nאני הוא קצב הקורוזיה של החומר במערכת מתכת-דלק המכיל את מעכב קורוזיה; R0 הוא ההתנגדות קיטוב; n0 הוא קצב קורוזיה במערכת מתכת-דלק ללא החומר המדכא קורוזיה.
(10)
(11)Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
השיטות שהוזכרו לעיל שימשו כדי למדוד את הנתונים קורוזיה של פלדה קלה (המורכב של 0.16% wt. של C, wt. 0.032, אחוז P, 0.028% wt. S ואיזון F)22 בסביבה של תערובות אתנול-בנזין (EGBs) המכילה 10 ו- 85% כרך של אתנול (E10 ו E85), בהתאמה. עבור הכנת אלה EGBs, בנזין בהתאם לדרישות של EN 228 המכיל 57.4 כרך האחוזים של פחמימנים רוויים, 13.9% כרך של אולפינים, 28.7% כרך של פחמימנים ארומטיים ו- 1 mgkg שימש–1 של גופרית. התוקפנות של דלקים אלו הוגדל על ידי התוספת של כמויות מים, עקבות של כלורידים (3 mgkg–1), סולפטים (3 mgkg–1), חומצה אצטית (50 mgkg–1). הדלק E10 הכיל 0.5% כרך של מים כך אין הפרדה כדי מימית-אתנול וביו -פחמימנים שלבים התרחשה. הדלק E85 היה שזוהמו על ידי כרך 6, אחוז מים. 22 מעכב קורוזיה שנבדקו הכילו octadecylamin והיה הריכוז של החומר המדכא של דלקים mgL–2001. נתונים המתקבלים מוצגת בטבלה 1.
מסלול הזמן של הבדיקות סטטיים ודינמיים מוצג איור 7 , איור 8. Dependences של משקל מאבד הציג אלה דמויות הקשורות לאזור משטח מתכתי המדגם שנבדקו. יכול להיות מחושבים מחדש הפסדים אלה משקל לקורס של קצב הקורוזיה על פי הנוהל שהוצג שלב 4. זה מוצג עבור הדלק E85 מזוהמים איור 7 , איור 8. בין שתי דמויות, ברור כי פרקי זמן של 1200 h ו- 340 h היו די מספיק כדי להשיג את מייצב של מערכות דלק פלדה מתון-E10 (E85) לבדיקות סטטיים ודינמיים, בהתאמה. גם, היעילות של המדכא קורוזיה הוא ניכר בשני דלקים, כחומר נמוכות משמעותית הפסדים נצפו כאשר החומר המדכא הוחל. היעילות מעכב, ראה טבלה 1, חושבו לאחר הניסוי, לאחר החמצה של המשטח מדגם בפתרון של chelaton השלישי, ראה צעד 5.1. ההסרה של המוצרים קורוזיה השטח ע י החמצה מאפשר לנו לקבל אובדן החומרים ממש חשובים עבור החישוב של היעילות של מעכבי קורוזיה. החמוצים גורם גידול של קצב הקורוזיה אמיתי כפי שתיעד את התוצאות שהוצגו בטבלה 1. זה יכול להיות שנצפו במיוחד עבור הבדיקה דינמי עם מחזור הדם של הסביבה קורוזיבי, שבו המערכת מתכת-סביבה הרבה יותר לחוץ, ההתנגדות גשמי יופחתו במידה משמעותית. בהתאם לתנאי הבדיקה ואת הסביבה קורוזיה, המתכת מצופה באופן שווה על ידי שכבה עבה של מוצרים קורוזיה, ראה איור 9.
אין אפשרות לבדוק דוגמאות של סביבות קורוזיה בבחינה דינמי בגלל צמיגות גבוהה שלהם. דוגמאות כאלה (למשל, שמן מנוע מזוהם עם דלק E100 נישרף) ניתן לבדוק באמצעות בדיקת סטטי תחת ריפלוקס קריר יותר בטמפרטורות גבוהות, ראה שלב 3. טבלה 2 מציג את התוצאות שהושג של שיעור קורוזיה של פלדה קלה, שני מדגמים פליז כי נבדקו שמן מנוע מחמצנים (באופן מלאכותי בן שמן באווירה חמצן ב kPa 650 ו 160 ° C) עם מספר חומצה הכולל (TAN) של 3.5 מ ג KOHg– 1 המכיל % כרך 15 azeotropic, אגרסיבי E100 דלק (המכיל כרך 6, אחוז מים, כמויות גדולות של מזהמים, לראות את התוקפנות דלק לעיל).
כיום, שיטות אלקטרוכימיות כמו עכבה אלקטרוכימי, מדידות של קיטוב מאפיינים, פוטנציאל קורוזיה, וכו ' יש פוטנציאל גדול, יכול להודיע אחד לא רק על מאפייני סביבות (מקדם דיאלקטרי, resistivity), אלא גם על המאפיינים אלקטרודה כגון קיטוב ההתנגדות, הקיבולת של שכבה כפולה. בנוסף, שיטות אלקטרוכימיות יש רב חשיבות המדידות בסביבות שאינן-מימית. עקב מוליכות נמוכה של סביבות מימית, ניתן להחיל מוליכות מלחי להפחית את resistivity ולהגדיל את מוליכות סביבה כך ניתן למדוד גם מאפיינים אלקטרודה (נתונים קורוזיה). אולם, מוליכות מלחי לא לעתים קרובות רק לשנות את המאפיינים של סביבות קורוזיה, אבל הם גם יכולים להיות השפעות שליליות על המידע שהושג קורוזיה, למשל, הם יכולים לקבל מאפיינים מאכל או inhibitive. תופעות אלו ניתן להימנע על ידי ביצוע המדידות ללא מלחים אלה בתאים מיוחדים גאומטריה ששונה, ראה שלבים 6 ו- 7, כך המרחקים בין האלקטרודות קטן ככל האפשר.
איור 10 איור 11 מראים עכבה ספקטרום נמדד בהסדר שני-אלקטרודה. הצורה של עכבה ספקטרה תלויה מוליכות סביבה בשימוש (דלק). כאשר מוליכות סביבה נמוך (בנזין, EGBs המכיל עד 10% כרך של אתנול) הקשת מורכבת רק חצי-העיגול (החלק בתדירות גבוהה). במעגל הזה מאפשר להעריך את התכונות המאפיינות את סביבה בלבד (resistivity, בתדירות גבוהה יכולת חישוב מקדם דיאלקטרי). החלק בתדר נמוך אפיון המאפיינים אלקטרודה חסרה לחלוטין. כאשר מוליכות סביבה מספיק גבוה, הספקטרום מורכבות של שני החלקים, נמוך-בתדירות גבוהה יוצרים שני מעגלים חצי מופרדים בצורה טובה יחסית, עיין באיור 11. . שוב, החלק בתדירות גבוהה מודיע אחד על מאפייני סביבה, בעוד הלולאה קיבולי בתדר נמוך מזוהה עם התגובה של השכבה החשמלית הכפולה על שלב במקביל וממשק קיטוב התנגדות, המהווה כמות קורוזיה הראשי, מאפיין של קצב הקורוזיה מיידי. ניתן להעריך את הספקטרום בהתאם המעגל השקול, המוצג באיור11. תוצאות הערכה הסלסולים פלדה קלה בסידור אלקטרודה מישורי מוצגים בטבלה 1.
הסידור שלוש-אלקטרודה מאפשר לנו למדוד את מאפייני קיטוב המוצגים בטבלה 1 (קרי, קיטוב ההתנגדות, פוטנציאל קורוזיה, צפיפות זרם קורוזיה ובקבועים Tafel של cathodic ו אנודי חלקים של העקומה קיטוב Tafel). מאפיינים אלה ניתן לחשב את קצב הקורוזיה מיידי של משוואת שטרן-גירי, ראה צעד 7.5. המדד של המאפיינים קיטוב הוא קשה, במיוחד בסביבות בעלות מוליכות נמוכה, כמו הנתונים נמדדו נטענה באופן משמעותי על-ידי אובדן פוטנציאלי (iR טיפה) התלויים בחריפות resistivity של המרחק בין האלקטרודות ועבודה עם הפניה וסביבה. אובדן פוטנציאלי זה ניתן למזער, מוערך, הוריד את הנתונים קיטוב בהתבסס על ספקטרוסקופיה עכבה מתבצעות לפני המדידה של העקומה קיטוב או ספקטרוסקופיה עכבה את לאחר המדידה של קיטוב עקומה. ההתנגדות קיטוב הערכה מהספקטרום עכבה הקודם חשוב עבור החישוב של קצב הקורוזיה, את resistivity לחישוב הירידה iR . איור 12 מציג עקומת Tafel של פלדה קלה בסביבה של הדלק E85 אגרסיבית בלי החומר המדכא לפני ואחרי הפיצוי טיפה iR (כחול ואדום, בהתאמה). כמו כן, איור זה מציג את האזורים ליניארי של החלקים קטודית, אנודת בהם נעשה שימוש כדי להשיג מקדמי Tafel. איור 11 גם משווה את עקומת Tafel של פלדה מתון נמדד בסביבה של הדלקים E85 אגרסיבי המכיל מעכב מבוסס-אמין, איפה העקומה כולו שהוסטו יותר כלפי פוטנציאל קטודית (לערכים שליליים יותר) ותחתון צפיפות זרם להוביל קצב קורוזיה מיידי נמוך יותר של פלדה מתון.
איור 1: חשיפה של פלדה קלה בהדלק E85 אגרסיבי במהלך בדיקה סטטיות אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 2: הערכה של מעבדה זרימה מכשירי בדיקות דינמיות: אמבט סיליקון הרפיה (1), frit עבור אספקת האוויר, (3) חימום ספירלה, כניסת אויר (4), (5) מדגם קולב, גלישה (6) לתוך הבקבוק אחסון, flask אחסון (7), מצנן (8), cryostat (9), (10) משאבת סחרור, מד חום (11). Adapted באישור שופט14. זכויות יוצרים 2013. הפקולטה טכנולוגיה סביבתית, אוניברסיטת לכימיה ופראג טכנולוגיה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 3: ערכה של מכשירי בדיקה של תופעות קורוזיה של שמנים על חומרי הבנייה בנוכחות חמצן בטמפרטורה קבועה. (1, 2) קירור, (3) ריפלוקס, ספירלה קריר עם כוס הקרקע המשותפת, קרס הדגימה תלויה (4) מד טמפרטורה, (5) את הבקבוק עם שברי זכוכית משותף המכיל מדגם, (6) התרמוסטט, (7) לעזאזל עם הצינור עבור אספקת הגז (אוויר), אספקת חמצן (8), (9) הדגימה עם מתלה. 15 אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 4: הגיאומטריה של סידור מישורי שני-אלקטרודה עם המרחק של אלקטרודות של 1 מ מ, קבוע תא 0.810 כ-3 ס מ-1. Adapted באישור שופט10. זכויות יוצרים 2009. הפקולטה טכנולוגיה סביבתית, אוניברסיטת לכימיה ופראג טכנולוגיה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 5: סידור גיאומטרי של אלקטרודות בתא מדידה: (א) התקשרות של מדידת תא ל potentiostat, (ב) עובד אלקטרודה (אנחנו), הפניה אלקטרודה (RE), מונה (העזר) אלקטרודה (CE). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 6: הבנייה של האלקטרודה עבודה: חלק (1) עבודה (מדידה), (2) טפלון חותם עם ציפוי טפלון קלטת, (3) מאריך לחיבור של האלקטרודה עם חוט מבודד בשני הקצוות על ידי צינור זכוכית, (4) nut עבור משיכת האלקטרודה והקשה צינור כדי האלקטרודה לעבוד דרך גושפנקה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 7: ההתפתחות בזמן של קצב הקורוזיה של פלדה קלה ב מזוהמים E85 דלק וקורוזיה ההפסדים של פלדה קלה בדלקים E10 ו E85 מזוהמים לפני התוספת של מעכב קורוזיה במהלך בדיקה סטטיות אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 8: ההתפתחות בזמן של קצב הקורוזיה של פלדה קלה ב מזוהמים E85 דלק וקורוזיה ההפסדים של פלדה קלה בדלקים E10 ו E85 מזוהמים לפני התוספת של מעכב קורוזיה במהלך בדיקה דינמית אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 9: השטח של פלדה קלה נבדק בסביבה של הדלקים E85 אגרסיבי ללא החומר המדכא קורוזיה (A, C) ועם החומר המדכא (B, D) במהלך סטטי (A, B), מבחן דינמי (C, D). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 10: עכבה ספקטרום נמדד דלק E10 מזוהמים פלדה קלה בסידור מישורי, שני-אלקטרודה לאחר 30 דקות של חשיפה, את המעגל השקול המשמש להערכה (בפינה הימנית). Rדלק היא ההתנגדות של הסביבה והיא CPEדלק קיבול מרחביות של הסביבה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 11: עכבה ספקטרום נמדד דלק E85 מזוהמים פלדה קלה בסידור מישורי, שני-אלקטרודה לאחר 30 דקות של חשיפה, את המעגל השקול המשמש להערכה (בפינה הימנית). Rדלק הוא ההתנגדות של הסביבה CPEדלק קיבול מרחביות של הסביבה, Rp הוא ההתנגדות קיטוב, CPEdl הוא אובדן קיבוליות של האדם המשוכפל שכבה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 12: קיטוב עקומות של פלדה קלה בסביבה של הדלקים E85 מזוהמים נמדד בסידור שלוש-אלקטרודה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
| שיטה | פרמטר | E10 + 0.5% H2O | E10 + 0.5% H2O + מעכב | E85 + 6% של H2O | E85 + 6% H2O + מעכב |
| מבחן סטטי | קצב הקורוזיה לפני החמצה (מ מ × שנה-1) | 0.1 | 0,03 | 9.5 | 1.2 |
| קצב הקורוזיה לאחר כבישה (מ מ × שנה-1) | 5.5 | 1, 3 | 17.9 | 3.4 | |
| יעילות מעכב (%) | 76.3 | 80.7 | |||
| מבחן דינמי | קצב הקורוזיה לפני החמצה (מ מ × שנה-1) | 1 | 0, 6 | 24.3 | 0.1 |
| קצב הקורוזיה לאחר כבישה (מ מ × שנה-1) | 13.5 | 4, 9 | 56.5 | 17.9 | |
| יעילות מעכב (%) | 63.4 | 68.4 | |||
| אלקטרוכימיה בסידור מישורי, שני-אלקטרודה | Resistivity (kW × ז) | 6440 | 6180 | 2.83 | 2.79 |
| מקדם דיאלקטרי | 2.9 | 3.0 | 21.8 | 21.5 | |
| קיטוב התנגדות | - | - | 287.5 | 851.3 | |
| (kW × ס מ2) | |||||
| קיבולת של שכבה כפולה חשמל (mF × ס מ-2) | - | - | 20.4 | 8.1 | |
| יעילות מעכב (%) | - | 66.3 | |||
| אלקטרוכימיה בסידור שלוש-אלקטרודה | קיטוב ההתנגדות (kW × ס מ2) | - | - | 20.4 | 49.6 |
| Tafel bk (mV) | - | - | 132.5 | 105 | |
| Tafel b (mV) | - | - | 325.1 | 213.6 | |
| קורוזיה פוטנציאליים (mV) | - | - | -109.5 | -165.1 | |
| צפיפות זרם (mA × ס מ-2) | - | - | 2 | 0.6 | |
| קצב הקורוזיה מיידי (מ מ × שנה-1) | - | - | 15.5 | 4.8 | |
| יעילות מעכב (%) | - | 69.2 | |||
טבלה 1 : קורוזיה נתונים של פלדה קלה ואת היעילות של מעכב נקבע על ידי בחמש שיטות שונות-
| חומר | המשקל ההתחלתי (g) | משקל לאחר כבישה (g) | אזור הדגימה (ז2) | קצב הקורוזיה (μm × שנה-1) |
| פלדה | 7.8025 | 7.8012 | 0.001 | 2.5 |
| פליז 1 | 11.8687 | 11.8619 | 0.0012 | 9.9 |
| פליז 2 | 10.5686 | 10.5645 | 0.002 | 3.6 |
טבלה 2 : המחירים קורוזיה (לאחר החמצה) של פליז ודוגמאות פלדה חשוף בסביבה של שמן מנוע מזוהם עם E אגרסיבית 100 דלק (15 כרך %) בתוך 14 בימים בבחינה סטטי תחת ריפלוקס קריר יותר.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
העיקרון הבסיסי של הבדיקה דינמי ובדיקות סטטי שניהם הוא הערכת משקל הפסדים של דגימות מתכתי במערכות הסביבה מתכת-קורוזיה (דלק) בהתאם זמן עד מצב יציב מושגת (קרי, ללא איבוד משקל נוספת מתרחשת). קצב הקורוזיה של המתכת בסביבה קורוזיה מחושבת אובדן משקל, זמן. היתרון של הבדיקה סטטי קורוזיה לטווח ארוך (שלב 1) הוא האמינות של התוצאות שהושג, את הפשטות ואת הדרישות נמוך על חומרים וציוד פלייבק. מצד שני, היא שיטה גוזלת זמן, כמו הרבה זמן נדרש כדי להשיג מצב יציב של מערכת דלק מתכת כדי להעריך את תעריפי קורוזיה.
היתרון העיקרי של הבדיקה דינמי הציג לעומת הבדיקה סטטי הוא לקיצור משמעותי של הטיימס מדידה כדי להשיג מצב יציב במערכת מתכת-דלק. המנגנון הוא תוכנן כך זה פשוט לנתח ולטפל עם החומרים שנבדקו. ניתן לבצע את הבדיקות חמצוני (אוויר) או אווירה אינרטי (חנקן). יתרון נוסף הוא האפשרות לבחון מערכות דלק מתכת בתנאים שונים (טמפרטורה, flowrate של סביבות קורוזיה ומדיה גז). כמו כן, המנגנון מאפשר נבואתו של דלק הזדקנות, בדיקה של איכות הדלק או בדיקה של דלק השפעתה על מטאלי וחומרים מתכתיים. מתכות, סביבות נבדקים על תנאי משמעותי יותר חמורה מאשר בהשוואה השידור לבדוק. החיסרון העיקרי של השיטות הן הדרישות גבוהות יותר חומר, ציוד פלייבק, צריכת האנרגיה.
הבדיקה סטטי תחת ריפלוקס קריר (שלב 3) מאפשר בדיקה של חומרים בסביבה של נוזלים צמיגה (למשלמנוע שמן לאחר פקיעת תוקף חיי המדף שלה או מזוהם עם דלק ביולוגי) בטמפרטורות גבוהות וב המצאות של חמצון או אווירה אינרטי. החסרונות הם דומים לאלה של הבחינה דינמי.
שיטות אלקטרוכימיות שהוצגו יכול להודיע אחד מהלך הזמן את הפוטנציאליות קורוזיה, המחירים קורוזיה מיידי, התהליכים המתרחשים הממשקים מתכת-הסביבה וגם על מאפייני השידור קורוזיה סביבות עבודה, כגון מקדם דיאלקטרי ועמידות סביבתית (מוליכות). שיטות אלה פשוטים יחסית, מהיר ולתת תוצאות אמין לשחזור. מצד שני, יש להם דרישות גבוהות יותר על ציוד פלייבק (potentiostat, galvanostat) המאפשר מדידה בסביבות שאינן-מימית.
הציג שני-אלקטרודה אלקטרוכימי מערכת (שלב 6) היא פשוטה מאוד, מתקפל בקלות, אשר מאפשר שליטה קלה של פני השטח אלקטרודה והטיפול על ידי שיוף וליטוש לפני מדידות. יתרונות נוספים הם פני השטח גדולים של שתי אלקטרודות, מה שמאפשר עבור אפילו התפשטות של צפיפות קורוזיה, וגם את המרחק הקטן בין שתי אלקטרודות, מה שהופך אותו ניתן לבצע מדידות אפילו בסביבות מוליך פחות, כגון gasolines ללא בסיס אלקטרוליטים. עיצוב המערכת מאפשרת לשקילת אלקטרודה מאפיינים עבור ההערכה קורוזיה מיידי מחירי חומרים מתכתיים גם עבור דלקים E10 מזוהמים או מחומצן לאחר חשיפה ארוך יותר פעמים22,23. נמצא כי הגורמים העיקריים המגביל למדידות נתוני קורוזיה באמצעות EIS בסידור 2-אלקטרודה הם resistivity של 4.7 MΩ·m מקדם דיאלקטרי יחסי של הדלק של22,2.6923.
הציג שלוש-אלקטרודה אלקטרוכימי המערכת (שלב 7) מאפשרת למדוד את מאפייני קיטוב שלא ניתן למדוד במערכת דו-אלקטרודה. עקב הגיאומטריה תא מתאימים, זה אפשרי למדוד את מאפייני קיטוב בסביבות פחות מוליך, הלא-מימית כגון EGBs מזוהמת המכיל 40% כרך של אתנול22,23.
על מנת להשוות נתונים המתקבל בשיטות הציג אחד לשני, זה הכרחי כדי לשמור היחס של הנוזל (דלק) לעומת שטח המתכת זהה עבור כל אחת מהשיטות. אם לא, רק המגמות של התוצאות המתקבלות על ידי שיטות בודדות ניתן להשוות אחד לשני כפי שהוצג שלנו הקודם פרסומים22,23, איפה שונות מגמות בתוצאות של שיטות אלקטרוכימיות וסטטיים בדיקות ( יחסים שונים של אזור הדגימה מתכת וסביבה מאכל) מושווים בהתאם לתוכן אתנול של הדלק, לזיהום, דרגת חמצון (תכולת המים, חומרים חומציים, משתכים שטח ניקוי, וכו ').
עבור כל שיטות שהוצגו, יש צורך לשים לב הטיפול של הדגימות מתכתי. הטיפול מדגם תמיד חייב להתבצע באופן זהה, אחרת ניתן לטעון מדידות על ידי שגיאה. זה קריטי תמיד להשתמש בנייר זכוכית עם אותו גודל גרגרים והוא sandpapers משומש חייב להיות חד פעמיים, כלומר, חתיכה אחת של נייר זכוכית עבור כל דגימה ומדידה. המשטח חייב להיות מותאם באופן שווה, לכך שאינו יכול להכיל כל פגם משטח כגון שריטות, בורות, וכו '
על שיטות אלקטרוכימיות, חשוב להקדיש תשומת לב האלקטרודות נגד גלישה, במיוחד עבור האלקטרודה לעבוד בסידור שלוש-אלקטרודה. על האלקטרודה עבודה, חשוב גם לשים לב לאיש הקשר בין החלק עבודה של האלקטרודה המצורף בצירוף של potentiostat. אלקטרודות לא צריכים לגעת אחד בשני. רצוי כי הגשר של האלקטרודה הפניה הוא הכי קרוב ככל האפשר אל האלקטרודה עבודה. רצוי לסדר את האלקטרודה עזר סביב האלקטרודה עבודה באופן שווה כך צפיפות הזרם ביניהם מופץ באופן שווה.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
המחברים אין לחשוף.
Acknowledgments
מחקר זה מומן מכל תמיכה מוסדית הפיתוח הרעיוני לטווח ארוך של ארגון מחקר (מספר רישום חברה CZ60461373) שמספק את משרד החינוך, נוער וספורט, הרפובליקה הצ'כית, תפעוליים תוכנית פראג - תחרותיות (CZ.2.16/3.1.00/24501) ותוכנית "לאומיות הקיימות" (NPU אני LO1613) MSMT-43760/2015).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| sulfuric acid | Penta s.r.o., Czech Republic | 20450-11000 | p.a. 96 % CAS: 7664-93-9 http://www.pentachemicals.eu/ |
| acetic acid | Penta s.r.o., Czech Republic | 20000-11000 | p.a. 99 % CAS: 64-19-7 http://www.pentachemicals.eu/ |
| sodium sulphate anhydrous | Penta s.r.o., Czech Republic | 25770-31000 | p.a. 99,9 % CAS: 7757-82-6 http://www.pentachemicals.eu/ |
| sodium chlorate | Penta s.r.o., Czech Republic | p.a. 99,9 % CAS: 7681-52-9 http://www.pentachemicals.eu/ |
|
| demineralized water | - | ||
| ethanol | Penta s.r.o., Czech Republic | 71250-11000 | p.a. 99 % CAS: 64-17-5 http://www.pentachemicals.eu/ |
| gasoline fractions | Ceská rafinerská a.s., Kralupy nad Vltavou, Czech Republic | in compliance with EN 228 (57.4 vol. % of saturated hydrocarbons, 13.9 vol. % of olefins, 28.7 vol. % of aromatic hydrocarbons, and 1 mg/kg of sulfur) | |
| Aceton | Penta s.r.o., Czech Republic | pure 99 % | |
| Toluen | Penta s.r.o., Czech Republic | pure 99 % | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Potenciostat/Galvanostat/ZRA | |||
| Reference 600 | Gamry Instruments, USA | https://www.gamry.com/ | |
| 1250 Frequency Response Analyser | Solarthrone | ||
| SI 1287 Elecrtochemical Interference | Solarthrone | ||
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Software | |||
| Framework 5.68 | Gamry Instruments, USA | https://www.gamry.com/ | |
| Echem Analyst 5.68 | Gamry Instruments, USA | https://www.gamry.com/ | |
| Corrware 2.5b | Scribner | http://www.scribner.com/ | |
| CView 2.5b | Scribner | http://www.scribner.com/ | |
| Zview 3.2c | Scribner | http://www.scribner.com/ | |
| MS Excel 365 | Microsoft | ||
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Grinder | |||
| Kompak 1031 | MTH (Materials Testing Hrazdil) |
References
- Revie, R. W., Uhlig, H. H. Corrosion and corrosion control: An Introduction to corrosion science and engineering, 4th edition. , 4th edition, Wiley. Hoboken, USA. (2008).
- Edwards, R., Mahieu, V., Griesemann, J. -C., Larivé, J. -F., Rickeard, D. J. Well-to-wheels analysis of future automotive fuels and powertrains in the European context. Report No. 0148-7191. SAE Technical Paper. , (2004).
- European Union. Directive 2009/28/ES. On the promotion of the use of energy from renewable rources and amending and subsequently repealing Directives 2001/77/EC and 2003/77/EC. , Available from: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/ALL/?uri=celex%3A32009L0028 (2009).
- Tshiteya, R. Properties of alcohol transportation fuels. , Meridian Corporation. Alexandria, VA. (1991).
- Battino, R., Rettich, T. R., Tominaga, T. The solubility of oxygen and ozone in liquids. Journal of Physical and Chemical Reference Data. 12 (2), 163-178 (1983).
- Hsieh, W. -D., Chen, R. -H., Wu, T. -L., Lin, T. -H. Engine performance and pollutant emission of an SI engine using ethanol-gasoline blended fuels. Atmospheric Environment. 36 (3), 403-410 (2002).
- Pereira, R. C., Pasa, V. M. Effect of mono-olefins and diolefins on the stability of automotive gasoline. Fuel. 85 (12), 1860-1865 (2006).
- Schweitzer, P. A. Fundamentals of corrosion: mechanisms, causes, and preventative methods. , CRC Press, Taylor Francis Group. Boca Raton, USA. (2009).
- Migahed, M., Al-Sabagh, A. Beneficial role of surfactants as corrosion inhibitors in petroleum industry: a review article. Chemical Engineering Communications. 196 (9), 1054-1075 (2009).
- Macák, J., #268;ernoušek, T., Jiříček, I., Baroš, P., Tomášek, J., Pospíšil, M. Elektrochemické korozní testy v kapalných biopalivech (Electrochemical Corrosion Tests in Liquid Biofuels) (in Czech). Paliva. 1 (1), 1-4 (2009).
- Nesic, S., Schubert, A., Brown, B. Thin channel corrosion flow cell. International patent. , WO2009/015318A1 (2009).
- Blum, S. C., Sartori, G., Robbins, W. K., Monette, L. M. -A., Vogel, A., Yeganeh, M. S. Process for assessing inhibition of petroleum corrosion. International Patent. , WO2004/044094A1 (2003).
- Ochrana proti korozi. Inhibitory koroze kovů a slitin v neutrálních vodních prostředích. Laboratorní metody stanovení ochranné účinnosti (in Czech). , Standard ČSN 03 8452 (038452) (1990).
- Matějovský, L., Baroš, P., Pospíšil, M., Macák, J., Straka, P., Maxa, D. Testování korozních vlastností lihobenzínových směsí na oceli, hliníku mědi a mosazi (Testing of Corrosion Properties of Ethanol-Gasoline Blends on Steel, Aluminum, Copper and Brass) (in Czech). Paliva. 5 (2), 54-62 (2013).
- Cempirkova, D., Hadas, R., Matějovský, L., Sauerstein, R., Ruh, M. Impact of E100 Fuel on Bearing Materials Selection and Lubricating Oil Properties. SAE Technical Paper. , (2016).
- Yoo, Y., Park, I., Kim, J., Kwak, D., Ji, W. Corrosion characteristics of aluminum alloy in bio-ethanol blended gasoline fuel: Part 1. The corrosion properties of aluminum alloy in high temperature fuels. Fuel. 90 (3), 1208-1214 (2011).
- Bhola, S. M., Bhola, R., Jain, L., Mishra, B., Olson, D. L. Corrosion behavior of mild carbon steel in ethanolic solutions. Journal of Materials Engineering and Performance. 20 (3), 409-416 (2011).
- Jafari, H., Idris, M. H., Ourdjini, A., Rahimi, H., Ghobadian, B. EIS study of corrosion behavior of metallic materials in ethanol blended gasoline containing water as a contaminant. Fuel. 90 (3), 1181-1187 (2011).
- Traldi, S., Costa, I., Rossi, J. Corrosion of spray formed Al-Si-Cu alloys in ethanol automobile fuel. Key Engineering Materials. , 352-357 (2001).
- Nie, X., Li, X., Northwood, D. O. Corrosion Behavior of metallic materials in ethanol-gasoline alternative fuels. Material Science Forum. 546, 1093-1100 (2007).
- Sridhar, N., Price, K., Buckingham, J., Dante, J. Stress corrosion cracking of carbon steel in ethanol. Corrosion. 62 (8), 687-702 (2006).
- Matějovský, L., Macák, J., Pospíšil, M., Baroš, P., Staš, M., Krausová, A. Study of Corrosion of Metallic Materials in Ethanol-Gasoline Blends: Application of Electrochemical Methods. Energy & Fuels. 31 (10), 10880-10889 (2017).
- Matějovský, L., Macák, J., Pospíšil, M., Staš, M., Baroš, P., Krausová, A. Study of Corrosion Effects of Oxidized Ethanol-Gasoline Blends on Metallic Materials. Energy Fuels. 32 (4), 5145-5156 (2018).
