Name: Situ Yüksek basınçlı hidrojen hidrojen teslim altyapısında kullanılan ortak Polimer malzemelerin test Tribolojik (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-03-31T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 1 s
Description: Öğrenin, yüksek basınçlı hidrojen ortamında polimer malzemelerin tribolojik özelliklerini değerlendirmek için geliştirilen in situ test metodolojisini. Bu yöntem, hidrojen altyapısındaki dinamik contaların ve bileşenlerin tasarımına rehberlik eder.

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

Bu araştırma, Pacific Northwest Ulusal Laboratuvarı (için Bakanlığı, enerji (DOE) Sözleşme No altında Battelle Memorial Enstitüsü tarafından işletilen PNNL), gerçekleştirildi DE-AC05-76RL01830.

Burada açıklanan deney kokusuz, renksiz ve böylece insan duyuları tarafından fark edilmez olan hidrojen gazı kullanımını gerektirir. Hidrojen son derece yanıcı ve yanıklar neredeyse görünmez bir mavi alev ve form oksijen varlığında patlayıcı karışımlar. Yüksek basınç 6.9 MPa aşan herhangi bir test için hazırlık uygun şekilde için planlanan gerekir ek patlama tehlikeleri ekleyin. Bu depolanan enerji miktarını ciddi güvenlik riski temsil eder ve bu nedenle durum tespiti, planlama ve bir güvenlik değerlendirme Bu tehlikelerin hafifletilmiş emin olmak için böyle bir deneme yapmadan önce gerçekleştirilmelidir. Burada sunulan deney uygun olarak uygun güvenlik önlemleri bir Amerikan Derneği, makine mühendisleri (ASME) sertifikalı basınç gemi içinde bir veri bloğu disk ile uygun havalandırma için 34,5 MPa kümesi ile gerçekleştirilir.
1. polimer yaprak stok hazırlanması
<ol><li>Deterjan bir aşındırıcı olmayan sünger kullanarak EDPM polimer yaprak stok uygulamak ve yağlar kaldırmak ve üretim ve sevkiyat işlemi sırasında uygulanan toz Talk yaklaşık 3 dakika su altında yıkayın.</li>
	<li>Herhangi bir su yıkama dan kalan sürücüye yaklaşık 72 saat için polimer Sac Kurutma fırında malzemenin çalışma sıcaklığına, EPDM, yaklaşık 75 ° C % 85 oranında kuru.</li>
	<li>Fırın açmak ve polimer yaprak stok malzeme fırın iç Oda sıcaklığı soğutmak izin verir.</li>
	<li>Polimer yaprak tepesine bir ok sayfası hisse senedi bir köşesini işaretleyin. Bu ok sayfa örnek kupon oluşturma sırasında polimer sacdan kesmek örnekleri aynı yönünü sürekli olacak sağlanması yönünü belirleme ile yardımcı olacaktır.</li>
	<li>Mağaza polimer hisse senedi sac oda sıcaklığında, nem kontrollü ortam Tribolojik test önce %25 bağıl nem yakınındaki.</li>
</ol>2. üreten ve örnek Kuponlar montaj
<ol><li>Toz giyen süre eldiven ücretsiz, her iki okları aynı yönlendirme sahip olduğunu polimer yaprak stok hazırlanması sırasında işaretlenmiş ok yakın amaçlanan kupon alanda bir ok ile polimer yaprak stok mark.</li>
	<li>2.222 cm çapında dairesel ölür ve bir çekiç kullanarak, ok işareti etrafında bir örnek kupon dışarı pul.</li>
	<li>Onaltılık cap örnek kelepçe in situ tribometer, onaltılık cap vida ve hassas örnek kelepçe en kolay erişilebilir köşesinden bahar Kaldır üzerinde tutan vidayı gevşetin.</li>
	<li>Slayt örnek kupon örnek kelepçe, örnek emin olmak için dikkat çekici içine okla odaklı sivri yüz aşağı ve yan tribometer arka-plaka en yakın olan kelepçe arkasına doğru.</li>
	<li>Hassas bahar ve onaltılık cap vida örnek boş köşesinde kelepçe ve el devam eski yerine koymak kadar rahat elastomer örnek orijinal yüksekliğiyle yüzde 10'u tarafından sıkıştırılmış öyle ki kelepçe onaltılık cap vida dört sıkın. 0,318 cm örnek yükseklik varsayarsak, % 10 sıkıştırma kelepçe iki plaka arasındaki 0,287 cm ölçer öbeği kullanarak elde edilebilir.</li>
</ol>3. In Situ Tribometer hazırlanması
<ol><li>Yer 2.413 cm lik blok tribometer duvar ve hemen altındaki sürücü vida örnek kızak arasında. Veri toplama kutusu devre dışı bırakılır, sonra kenarına kızak tribometer duvar 2.413 cm öyle ki örnek kızak yedeklemek için bir saat yönünde hareket sürücü zinciri açmak emin olun.</li>
	<li>Hafifçe yumuşak bir bez ya da tüysüz daha az kağıt havlu ve aseton gibi uygun bir çözücü ile sayaç yüzey çelik top counter yüzey yüzeyinde herhangi bir enkaz serbest görünene kadar yaklaşık 30 saniye için silin.</li>
	<li>Bronz sayaç yüzey taşıyıcı ve bronz ağırlık, 7,5 N, demiryolu arasında anahtar deliği kaydırmak ve polimer örnek üzerinde dinlenmek sayaç top sağlayan örnek kızak dik üzerine bir toplam normal yük kaydırın.</li>
	<li>Öyle ki LVDT serbestçe yüzen silindir koluna aittir onaltılık bir anahtar ve iki bronz vidayı kullanarak, doğrusal değişken diferansiyel transformatör (LVDT) ölçüm kolu bronz sayaç yüzey sahibi için yeniden bağlayın.</li>
	<li>LVDT yerde dayanabiliyor kelepçe ayarlamak veya aşağı LVDT bu ölçme öyle ki sıfır noktası sonra sıkın LVDT yerde güvenli kelepçe.</li>
	<li>Geminin üst flanş thermowell tribometer ve damar duvarına arasındaki boşluğu içine düşürür sağlanması tribometer derlemeye basınç gemi indir.</li>
	<li>Mühürleme şal o-ring ile toplam iki buçuk kat PTFE bandı. Bu öyle ki her ek şal yaklaşık yarısı devam etmeden kucak o-ring çap satıyorum kadar çakışıyor PTFE bandı sarma tarafından gerçekleştirilir. Sonra o-ring çapını son kez herhangi bir çakışma olmadan sarın. Bir kez o-ring sarılır, basınç gemi dudak oluk yerleştirin.</li>
	<li>Kablo etiketleri dikkate alarak, beş güç kabloları tribometer motor için dört veri teller için yük hücresi ve LVDT beş veri telleri yeniden bağlayın.</li>
</ol>4. sızdırmazlık basınç gemisi
<ol><li>Düşük basınç gemi, PTFE üzerine hafifçe üst flanş düşürmek için dikkat çekici kapatmak için en iyi flanş o-ring mühürleme sarılmış.</li>
	<li>Numaralı delikler üzerinde parmak sıkı onlar kadar artan düzende üretici tarafından belirtilen üst flanş cıvataları takın.</li>
	<li>El ile hex tuşu, artan sırada el sıkı flanş cıvataları tork ve cıvata artık sıkılır kadar yineleyin.</li>
	<li>120 başlangıç Nm ve ~ 40 Nm artışlarla artan kullanın bir tork anahtarı flanş cıvataları kadar onlar bunun her ~ 40 Nm artış için 280 için artan sırada tork Nm.</li>
</ol>5. dolum basıncı damar
<ol><li>Basınç gemi kapalı göre gaz bağlantı elemanları otoklav kapak bağlanmak ve geminin oksijen içeriği 10 ppm içine plumbed bir oksijen sensör kullanarak aşağıda düşünceye kadar yaklaşık 1 h için düşük basınç (~0.55 MPa) argon gazı ile basınç gemi sifonu basınç gemi çıktı.</li>
	<li>Yavaş yavaş (< 0,25 MPa/s) gemi 6.9 MPa kadar hidrojen gazı ile yıkayın, sonra yavaş yavaş atmosferik basınç için gazı tahliye. Reçeteye göre sarf işlemi iki kez daha tekrarlayın.</li>
	<li>Sonra basınç gemi yavaş yavaş kızarma (< 0,25 MPa/s) basınç damar 13.75 MPa kadar hidrojen gazı ile doldurmak ve öyle ki gemi içinde gaz sıcaklığı oda sıcaklığına Sakinleştiği için 10 dk dinlenmeye gemi izin.</li>
	<li>Damar 20.7 MPa için doldurmak ve başka bir 10 dakika bekleyin.</li>
	<li>Hedef 27,6 kadar gemi getirmek MPa ve yakın kapalı tüm vanalar.</li>
	<li>Komple nüfuz için izin vermek için deney başlamadan önce en az 12 h hidrojen gazı içinde emmek polimer örnek sağlar.</li>
</ol>6. deneme gerçekleştirme
<ol><li>Basınç gemi çıkmadan doğrudan teller tribometer panoları ekli etiketli kablolama koşum doğru bağlandığından ve tribometer üzerinde açmak kontrol.</li>
	<li>Tribometer yazılım 0.1 cm/s hızla yol uzunluğu 0,140 cm ile 1 saat deneme saatini ayarlayın. Bu yaklaşık 3.5 m Uzaklik karşılık gelir.</li>
	<li>Yük hücresi Dara ve LVDT 0 mm olması gereken tribometer yazılımında uygun bir derinlik raporlama sağlamak.</li>
	<li>Deneme başlayın.</li>
</ol>7. sonrası deneme
<ol><li>Deneme tamamladıktan sonra yavaş yavaş basınç gemi hidrojen gazının yaklaşık 0,35 MPa/s'de basınç gemi sıcaklık 0 ° c altında bırakma değil sağlanması, delik</li>
	<li>Son olarak, basınç gemi birim gemi içinde kalan hiçbir hidrojen olması 10 dakika atmosfer basıncında argon gazı ile yıkayın.</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>

Yazarlar ifşa gerek yok.

Tribolojik Polimer malzemelerin test için geçerli ex situ teknikler gerektirir sonra önce depressurized için yüksek basınçlı hidrojen maruz örnekleri bir ticari tribometer kullanarak test. 15 , 24 , 25 test metodoloji bu protokolündeki bir yüksek basınç çevre içinde in situpolimer örnekleri Tribolojik özelliklerinin test izni için tasarlanmıştır. Polimer malzemeler gibi onlar basınçlı süre yukarıda sunulan EPDM...

Son yıllarda büyük bir potansiyel sıfır emisyon olarak hidrojen ilgi ya da sıfıra yakın emisyon yakıt araçlar ve sabit güç kaynağı olmuştur. Oda sıcaklığında bir düşük yoğunluklu gaz hidrojen var yana, çoğu uygulama bazı sıkıştırılmış hidrojen yakıt için kullan. 1 , 2 sıkıştırılmış kullanmanın bir potansiyel dezavantajı, yüksek basınçlı hidrojen gazı altyapı2,3,4 ve araç uygulamaları5 içinde bulunan birçok malzeme ile uyumsuzluk olduğunu nerede uyumluluk sorunları yinelenen basınç ve sıcaklık ile birleştirilir Bisiklete binme. Bir saf hidrojen ortamı metal bileşenleri belirli çelikler dahil olmak üzere zarar bilinmektedir ve titanyum Hidrit oluşumu, şişme, dahil olmak üzere farklı mekanizmalarla yüzey su toplama ve embrittlement. 2 , 6 , 7 , Piezoelektrik seramik kullanılan kurşun zirconate titanate (PZT) gibi 8 sigara-metalik bileşenleri Ayrıca duyarlı yüzey kabarma ve kurşun geçiş gibi hidrojen uyumsuzluk etkisi nedeniyle bozulması için kanıtlanmıştır. 9 , 10 , 11 , 12 hidrojen maruz kalma nedeniyle zararın bu örnekler daha önce eğitimi var iken, polimer bileşenleri hidrojen ortamlar içinde uyumluluk yalnızca son zamanlarda ilgi olmuştur. 13 , 14 , 15 , 16 bu büyük ölçüde bir polimer bileşenleri genellikle engelleri veya mühür hareket ise yapısal bütünlük içinde nükleer ve petrol ve gaz uygulamaları sağlayan metalik bileşenlerinin sonucudur. 17 , 18 , 19 , 20 sonuç olarak, politetrafloroetilin (PTFE) gibi bileşenleri içinde Polimer malzemelerin sürtünme ve aşınma özellikleri koltuklar ve Nitril bütadien kauçuk (NBR) O-halkaları haline önemli faktörlerden yeteneklerini işlevine Vana.
Hidrojen altyapısı söz konusu olduğunda, metalik yüzeylere temas polimer malzemeler Subaplar, kompresörler ve depolama tankları gibi bileşenleri içerir. Polimer ve metal yüzeyler arasındaki sürtünme etkileşim her yüzeylerin giyim sonuçlanır. Sürtünme ve aşınma iki etkileşen yüzeyler arasındaki ilişkinin bilim Triboloji bilinir. Polimerler daha düşük elastik dönmeler ve metalik bir güç sahip olma eğilimi, bu nedenle Polimer malzemelerin Tribolojik özellikleri büyük ölçüde Metalik malzemeler farklı. Sonuç olarak, polimer yüzeyler metal bir yüzeye sürtünme temastan sonra daha fazla aşınma ve hasar sergi eğilimindedir. 21 , 22 bir hidrojen altyapısı uygulama hızlı basınç ve sıcaklık polimer ve metal yüzeyler arasında nedenleri tekrarlanan etkileşim Bisiklete binme, artan sürtünme olasılığı ve polimer bileşeni giymek. Bu zarar miktarının ex situ polimer örnek mümkün patlayıcı dekompresyon sonra olabilir Tribolojik zarar depressurization nedeniyle zor olabilir. 23 ek olarak, birçok dolgu maddeleri ve katkı maddeleri magnezyum oksit (MgO) Hidrojen gazı hydriding, daha da zorlaştıran bu aşınma ex situ analizi yoluyla olumsuz etkileşim gibi birçok ticari polimer ürün bulunur malzemeler. 24 , 25
Depressurization ve hasar nedeniyle Tribolojik aşınma ex situsırasında neden olan polimer malzemeler zarar arasında differentiating karmaşıklığı nedeniyle, metalik olmayan malzemelerin yerinde sürtünme özelliklerini doğrudan çalışmaya gerek yoktur yüksek basınçlı hidrojen ortamında hidrojen teslim altyapı içinde mevcut muhtemeldir. Bu protokol için biz bir test göstermek metodoloji geliştirilen sürtünme ölçmek ve Polimer malzemelerin özellikleri bir amaca in situ tribometer kullanan bir yüksek basınçlı hidrojen ortamında giymek için. 26 da in situ tribometer ve etilen propilen Dien monomer (EPDM) kauçuk, bir ortak polimer sızdırmazlık ve bariyer malzeme kullanarak temsilcisi veri elde mevcut. Hangi veri protokolü kullanılarak oluşturulan temsilcisi 60,96 cm kare çarşaflarda 0.3175 cm kalınlığı ile satın alınmış ve satıcı tarafından 60A sertlik derecesine sahiptir bildirildi EPDM malzeme.

<table><tbody><tr><td>EPDM Polimer Stok Sayfası</td><td>McMaster-Carr</td><td>8525T68</td><td>24 "x 24", 1/8 "Kalın</td></tr><tr><td>Basınçlı Kap, Otoklav</td><td>Fluitron Inc.</td><td>8308-1788-U</td><td>5" çap, 1' yükseklik</td></tr><tr><td>Yüksek Saflıkta Hidrojen Gazı</td><td>Praxair</td><td>HY4.5</td><td>Sınıf 4.5, 5ppm O2, 5 ppm H20</td></tr><tr><td>O2 Sensör</td><td>Advanced Micro Instruments</td><td>T2</td><td>0-5ppm min. aralık, 10.0000ppm maks.</td></tr><tr><td>Önceden Arıtılmış Argon Gazı</td><td>Oxarc</td><td>LCCO-HP818</td><td>Yüksek saflıkta, %99,998</td></tr> <tr><td>Sıvı Bulaşık Deterjanı</td><td>McMaster-Carr</td><td>98365T89</td><td>32 oz dökme şişe, limon kokulu</td></tr><tr><td>Küflenmeye Dayanıklı Sünger</td><td>McMaster-Carr</td><td>7309T1</td><td>6" uzun x 3 -1/2" Geniş x 1" Yüksek, sarı</td></tr><tr><td>PTFE Boru Diş Mastik Bant</td><td>McMaster-Carr</td><td>4591K12</td><td>1/2" geniş, beyaz renkli</td></tr><tr><td>Gaz Tüpü Ek Parçaları</td><td>Swagelok</td><td>SS-400-1-4</td><td>1/4 "OD, paslanmaz çelik, erkek NPT diş</td></tr><tr><td>açma Çekiç Tahrikli Kalıp</td><td>McMaster-Carr</td><td>3427A22</td><td>7/8" Çekiç tahrikli delik zımba</td></tr><tr><td>Doğrusal Değişken Diferansiyel Trafo</td><td>Omega</td><td>LD320-2.5 & nbsp;</td><td>2,5 mm, AC çıkış, kılavuzlu, yaylı</td></tr><tr><td>Otoklav O-ring Conta</td><td>Fluitron Inc.</td><td>A-4511</td><td>Hastelloy C-276, 5-3/4" OD x 5" ID x 3/8"</td></tr><tr><td>Tork Anahtarı</td><td>McMaster-Carr</td><td>85555A422</td><td>Ayarlanabilir Tork Sınırlayıcı Anahtar, Hızlı Bırakma, 1/2" Kare Sürücü, 50-250 ft.-lbs. Tork Tokmak</td></tr><tr><td></td><td>McMaster-Carr</td><td>5939A11</td><td>Sert ve Ekstra Sert Lastik Çekiç, 2-1 / 4 lbs.</td></tr><tr><td>iLoad Mini Kapasitif Yük Sensörü</td><td>Loadstar Sensörleri</td><td>MFM-050-050-S*C03</td><td>50 lb, U Kalibrasyon, %0,5 Doğruluk, Çelik</td></tr></tbody></table>

situ yüksek basınçlı hidrojen hidrojen teslim altyapısında kullanılan ortak polimer malzemelerin test tribolojik

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

Yüksek basınçlı hidrojen gazı Kompresörler, vanalar, hortumlar ve aktüatörler metalik bileşenleri üzerinde olumsuz bir etkisi olduğu bilinmektedir. Ancak, nispeten az polimer sızdırmazlık ve bariyer malzemeler de bu bileşenleri içinde bulunan yüksek basınçlı hidrojen etkileri hakkında bilinir. Daha fazla çalışma yüksek basınçlı hidrojen ile hidrojen yakıt teslim altyapısının bileşenleri bulunan ortak Polimer malzemelerin uyumluluk belirlemek için gereklidir. Sonuç olarak, sürtünme gibi fiziksel özellikleri değişiklikleri göz önünde bulundurun ve polimer için yüksek basınçlı hidrojen maruz iken in situ giymek önemlidir. Bu iletişim kuralı ' sürtünme testleri için bir yöntem sunmak ve etilen propilen Dien monomer (EPDM) elastomer örnekleri özelliklerini kullanarak özel olarak oluşturulmuş situ PIN düz doğrusal pistonlu bir 28 MPa yüksek basınçlı hidrojen ortamında giymek tribometer. Bu test vardır temsilcisi sonuçlarından da EPDM örnek kupon ve çelik sayacı yüzey arasındaki Sürtünme katsayısı yüksek basınçlı hidrojen ile karşılaştırıldığında benzer şekilde ölçülen Sürtünme katsayısı olarak arttığını gösteriyor sundu ortam havası.

Sunulan metodoloji kullanarak, elastomerik örneği için Kinetik sürtünme ve aşınma faktörü katsayısı ise yüksek basınçlı hidrojen ortamında ölçülebilir. Şekil 1 ' de sunulan temsilcisi veri yüksek basınçlı hidrojen ortamında daha fazla kuvvet EPDM polimer örnekleri çelik sayacı yüzeyin altında taşımak için gerekli olduğunu gösteriyor. İlişki kullanarak arasında normal kuvvet FN ve EPDM örnek arasındaki sürtünme kuvveti FK Sürtünme katsayı...

Hidrojen altyapısı servisinde kullanılan polimerlerin Tribolojik özellikler miktarının bir test metodoloji gösterdi ve karakteristik sonuçları elde etmek için ortak bir elastomer ele alınmıştır.

Situ Yüksek basınçlı hidrojen hidrojen teslim altyapısında kullanılan ortak Polimer malzemelerin test Tribolojik

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

Hidrojen gazı, sıfıra yakın emisyonlu araçlarda kullanım için umut verici bir potansiyel yakıttır. Hidrojen ekonomisini gerçekleştirmek için bir yakıt ikmali altyapısına ihtiyaç vardır. Altyapıdaki tipik bileşenler arasında kompresörler, aktüatörler, valfler, regülatörler ve hortumlar bulunur.Birçoğu metal ve polimer malzemelerin bir kombinasyonunu içerir. Bu bileşenlerde kullanılan metallerin çoğu, uyumlulukları ve yüksek basınçlı hidrojen ortamları için yoğun bir şekilde çalışılmış olsa da, yüksek basınçlı hidrojenin polimer uyumluluğu üzerindeki etkisini inceleyen nispeten az çalışma yapılmıştır. Polimerlerin yüksek basınçlı hidrojen altındaki sürtünme ve aşınma özellikleri, dinamik contalar ve bileşenler tasarlanırken anlaşılması potansiyel olarak çok önemlidir.Hidrojenin etkileri, bir polimerin daha düşük yoğunluğu ve küçük molekül difüzyonuna duyarlılığı nedeniyle metallerdekinden daha büyük olabilir. Bu videoda, 4000 psi'ye kadar yüksek basınçlı hidrojen gazı ortamında polimerlerin aşınma ve sürtünme özelliklerini ölçmek için geliştirdiğimiz bir yerinde test metodolojisini anlatacağız. Bir uyarı notu.Bu deney, yüksek basınçlar altında hidrojen gazının kullanılmasını gerektirir ve son derece dikkatli olunmasını gerektirir. Hidrojen gazı kokusuz, renksizdir ve bu nedenle insan duyuları tarafından tespit edilemez. Hidrojen son derece yanıcıdır ve neredeyse görünmez mavi bir alevle yanar ve oksijen varlığında patlayıcı karışımlar oluşturabilir.1.000 psi'yi aşan yüksek basınçlar, herhangi bir teste hazırlanırken uygun şekilde planlanması gereken ek patlama tehlikeleri ekler. Depolanan bu enerji miktarı ciddi bir güvenlik tehlikesi oluşturur. Bu nedenle, bu tehlikelerin azaltılmasını sağlamak için böyle bir deneye başlamadan önce durum tespiti, planlama ve güvenlik değerlendirmesi yapılmalıdır.Burada sunulan deney, uygun havalandırma ile 5.000 psi'ye ayarlanmış bir patlama diskine sahip ASME sertifikalı bir basınçlı kapta uygun güvenlik önlemlerine uygun olarak gerçekleştirilir. Elastomerlerin yüksek basınçlı bir hidrojen ortamında sürtünmesini ve aşınmasını analiz etmek için, 4.000 psi'de sızdırmaz bir basınçlı kapta çalıştırılabilen benzersiz bir yerinde tribometre tasarladık. Tribometre, elastomer numuneyi, numune ile temas halinde olan dikey olarak yüklenmiş bir çelik pime karşı doğrusal ileri geri hareket ettirmek için gereken yerinde sürtünme kuvvetini ölçer.Ek olarak, bir doğrusal değişken diferansiyel transformatör veya LVDT, test sırasında çelik bilyenin polimer yüzeyine yerinde girintisinin derecesini ölçer. Elastomer numunelerini hazırlamak için, üretim sürecinde uygulanan yağları ve talk tozunu çıkararak stok polimer tabakasını temizliyoruz. Ardından polimer tabakayı aşındırıcı olmayan bir sünger kullanarak sabun ve suyla yıkayın.Yıkama işleminden kalan suyu çıkarmak için, polimer şeridi yaklaşık 72 saat boyunca malzemenin maksimum çalışma sıcaklığının yaklaşık %85'ine ayarlanmış bir kurutma fırınında kurutun. Ardından numunenin oda sıcaklığına soğumasını bekleyin. Yıkanmış ve kurutulmuş polimer şeritleri, tribolojik testlerden önce %25 bağıl neme yakın, nem kontrollü bir ortamda saklayın.Artık polimer şerit hazırlandığına göre, pudrasız eldiven giyerken polimer şeridin bir ucunu tek taraflı bir okla işaretleyin. İlk işaretten yaklaşık bir inç uzakta bir alanda, birinciyle aynı yönde ikinci bir ok yapın. Bu işaretler, montaj işlemi sırasında tutarlı numune oryantasyonu sağlayacaktır.Şimdi ikinci okun etrafına 7/8 inçlik dairesel bir boya yerleştirin ve boyayı polimer şeritten bir numune kuponu kesmek için kullanın. Altıgen kapaklı vidaları gevşetin, s'yi sabitleyinamp yerinde tribometrede. S'nin yakın köşesinden vidayı ve hassas yayı çıkarın.amp.Numune kuponu üzerinde işaretli okun yerinde tribometrenin arkasını gösterdiğinden emin olun, numune kuponunu s'ye kaydırın.amp. Hassas yayı ve altıgen başlı vidayı yakın köşedeki yuvaya yeniden takın. Numune kelepçesinin üst ve alt kısmı arasındaki boşluğa 0.113 inçlik bir ölçü bloğu yerleştirin ve cl olana kadar altıgen kapaklı vidaları sıkınamp gösterge bloğunun etrafında sıkılın, böylece numunenin gösterge bloğu ile %10 sıkıştırılmasını sağlayın.Tribometreye giden gücün kapalı olduğundan emin olduktan sonra, s'nin başlangıç konumunu ayarlamak içinample, yerinde tribometrenin duvarı boyunca tahrik vidasının altına 0.95 inçlik bir gösterge bloğu yerleştirin. Tahrik zincirini kullanarak, s'yi geri kaydırınamptage tabla gösterge bloğu ile tam oturana kadar tahrik vidası boyunca. Deney için yerinde tribometreyi hazırlamak için, önce çelik bilyenin yüzeyini yumuşak bir bez ve uygun ve uygun bir çözücü, bu durumda asetonla temizleyin ve bilyeden herhangi bir potansiyel polimer transfer filmini çıkarın.Bronz bilye taşıyıcıyı, numune kızağına dik olan ray üzerine kaydırın ve karşı bilyenin anahtar deliğine kaymasına ve polimer numunesi üzerinde durmasına izin verin. Bakır sabit ağırlığı bronz taşıyıcının üzerine yerleştirin. Bir altıgen anahtar ve iki bronz vida kullanarak, LVDT ölçüm kolunu, LVDT'nin serbestçe yüzen silindiri kolun üzerine dayanacak şekilde bronz taşıyıcıya yeniden takın.cl'yi cl'yi yerinde tutan kelepçeyi, LVDT sıfır noktasına yakın ölçüm yapacak şekilde ayarlayın. Tribometre tertibatını basınçlı kabın içine indirin, kabın üst flanşındaki termal kuyunun tribometre ile kabın duvarı arasındaki boşluğa inmesini sağlayın. Hastelloy o-ringini iki buçuk kat PTFE bantla sarın ve o-ringi basınçlı kabın dudağındaki oluğa yerleştirin.Tribometre motoru için beş güç kablosunu, yük hücresi için dört veri kablosunu ve LVDT için beş veri kablosunu yeniden bağlayın. Şimdi, basınçlı kabı kapatmak için, basınçlı kabın üst flanşını kapatmak için indirin ve üst kısmı PTFE sarılı o-ringin üzerine nazikçe indirmeye dikkat edin. İndirirken, veri ve güç kablolarının konumuna, kapak ile lens halkası arasına sıkışmayacak şekilde dikkat edin.Cıvataları, parmak sıkılığına gelene kadar artan sırada üst flanş üzerindeki numaralı deliklere yerleştirin. Altıgen anahtar kullanarak, flanş cıvatalarını artan sırayla elle sıkılaştırın ve cıvatalar artık sıkılamayacak duruma gelene kadar tekrarlayın. 90 fit pound'dan başlayarak ve otuz fit pound'luk artışlarla artırarak, flanş cıvatalarını 200 fit pound'a kadar torklanana kadar artan sırada torklamak için bir tork anahtarı kullanın.Deneyin bu kısmı, yüksek basınçlı hidrojenin kullanılmasını gerektirir. Yanıcı ve yüksek basınçlı gaz kullanılırken tam güvenlik değerlendirmesinin ve uygun güvenlik faktörlerinin dikkate alınması çok önemlidir. Swagelok gaz bağlantı parçalarını otoklav kapağına bağlayın ve basınçlı kabı, kabın oksijen içeriği 80 ppm'nin altına düşene kadar yaklaşık bir saat boyunca yaklaşık 10 psi Argon gazı civarında düşük basınçla yıkayın.Oksijen seviyeleri güvenli hale geldiğinde, yavaşça, saniyede 40 psi'den daha azda, kabı 1000 psi'ye kadar %99,995 saflıkta hidrojen gazı ile yıkayın, ardından gazı yavaşça boşaltın. Yıkama işlemini iki kez daha tekrarlayın. Basınçlı kabı yıkadıktan sonra, basınçlı kabı yavaşça 2.000 psi'ye kadar hidrojen gazı ile doldurun ve kap içindeki gazın sıcaklığı oda sıcaklığına dengelenecek şekilde kabın 10 dakika dinlenmesine izin verin.Kabı yüksek basınçlı hidrojen gazı ile doldurmaya devam edin, bu sefer 3.000 psi'ye kadar ve ardından 10 dakika daha bekleyin. Son olarak, kabı hidrojen gazı ile hedef 4.000 psi'ye getirin ve tüm valfleri kapatın. Deneye başlamadan önce polimer numunesinin hidrojen gazı içinde yaklaşık 12 saat bekletilmesine izin verin.Deney, bir saatlik doğrusal hareket için gerçekleştirilir, bu da numune aşamasının 120 doğrusal ileri geri döngüsüne karşılık gelir. Deney sırasında yük hücresi, elastomer numune kuponunun yüzeyini yüklü çelik bilye boyunca kaydırmak için gereken kuvvet miktarını ölçer. Ek olarak, LVDT, zamanın bir fonksiyonu olarak çelik bilyenin elastomer numuneye penetrasyon derinliğini ölçer.Deney tamamlandıktan sonra, olası patlayıcı dekompresyonunu ve dolayısıyla herhangi bir sürtünme veya aşınma mekanizmasını temsil etmeyen polimer numune yüzeyine zarar vermesini önlemek için sistemin basıncını saniyede 50 psi'nin altında bir hızda yavaşça boşaltın. K'nin F'si olarak adlandırılan yük hücresi tarafından ölçülen sürtünme kuvvetinden ve n'nin F'si olarak adlandırılan çelik bilyenin uyguladığı normal kuvvetten, mu kinetik sürtünme katsayısı hesaplanabilir. LVDT penetrasyon derinliği verileri x ve basınç, hacim ve zaman, aşınma faktörü, malzemenin aşınmaya karşı direnci kullanılarak hesaplanabilir.Bu grafikler, EPDM kauçuğu ve yüksek basınçlı hidrojen gazı, mavi veriler ve ortam basıncı havası, siyah veriler test edilirken, bu videoda açıklanan test metodolojisi kullanılarak toplanan temsili verileri içerir. Burada gösterilen veri setinde, EPDM polimer numunesi üzerindeki çelik bilye için sürtünme katsayısı, ortam havasına kıyasla yüksek basınçlı hidrojen gazında arttırılmıştır. Bununla birlikte, EPDM numunesinin aşınma direnci, yüksek basınçlı hidrojende, ortam basınçlı havaya göre daha düşüktü.Bu, büyük olasılıkla basınçlı numunelerin artan yoğunluğundan kaynaklanmaktadır. Hidrojen yakıt dağıtım altyapısı, yeni alternatif yakıtlı araçların ihtiyaçlarını karşılamak için hızla genişliyor. Bu altyapının güvenliği ve güvenilirliği, yumuşak malzemenin yüksek basınçlı hidrojenle uyumluluğunun anlaşılmasına bağlı olacaktır.Burada, benzersiz bir yerinde tribometre kullanarak yüksek basınçlı bir hidrojen ortamında polimer malzemelerin tribolojik özelliklerini ölçmek için bir test metodolojisi gösterdik. Bu test metodolojisi, polimer malzemelerin hidrojen altyapısında hizmete uygunluğunu değerlendirmek için kullanılabilir.

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

Research

JoVE Journal

Engineering

Mühendislik

Polimer vanalar gelişmekte olan ilgi yenilendi. Burada, hedefleri üç-broşür geometrileri karşılamak için ve yakın-aynı koşullar altında toplanan yerli ve protez kapak verilerine göre polimer kapak hidrodinamik veri sunmak için bir protokol tanımlamak için ticari bir darbe teksir değiştirme fizibilite göstermek için vardır.

Tri-broşür Polimer Vanalar göreceli hidrodinamik Değerlendirme Protokolü

Polimerlerin ve elyaf takviyeli polimer kompozitlerin hizmetteki dayanıklılığı, tasarımları ve duruma dayalı bakım için kritik bir husustur. Eşzamanlı mekanik ve çevresel yüklerin etkisinin araştırılması için yeni, düşük maliyetli bir laboratuvar test platformu sunuyoruz ve daha verimli ancak daha güvenli kompozit yapıların tasarlanmasına yardımcı olabiliriz.

Polimer Dayanıklılık Çalışmaları ve Eşzamanlı Hygrothermo-mekanik Uyaranlara altında Fiber takviyeli kompozitler Polimer A Test Platformu

Yüzey modelleme için Taramalı Tünelleme Mikroskobunun atomik metrolojisini seçici Atomik Katman Biriktirme ve Reaktif İyon Aşındırma ile birleştirmek için bir protokol rapor ediyoruz. Çok sayıda atmosferik maruziyet ve taşımayı içeren sağlam bir süreç kullanılarak, atomik metrolojiye sahip 3D nanoyapılar üretilir.

Atomik İzlenebilir Nanoyapı İmalatı

Biz 1 H uygulanmasını göstermektedir (15 N, αγ) sayısal ses, yüzeyin üzerindeki hidrojen atomlarının yoğunluğunu değerlendirmek ve katı maddelerin bir ara yüzey katmanında 12 C rezonans nükleer reaksiyon analizi (NRA). 2 / Si (100) yığınlar bir Pd (110) tek kristal ve SiO yüzeye yakın hidrojen derinlik profilleme tarif edilmektedir.

Nükleer Reaksiyon Analizi Derinlik Profiling yoluyla Yüzey ve Arayüz Katmanlar ve Dökme Malzeme Hidrojen Konsantrasyonları miktar tayini

Bu makale, rafine etme ve yükseltme işlemlerini taklit etmeyi amaçlayan çeşitli sıcaklık ve basınç koşulları altında yağ numunelerinin yerinde görselleştirilmesi için bir kurulum ve yöntemi açıklamaktadır. Öncelikle petrol beslemelerinin kirlenme davranışında yer alan izotropik ve anizotropik ortamları incelemek için kullanılır.

Rafineri Süreci Koşullarında Petrol Örneklerinin Faz Davranışının Yerinde Görselleştirme

Propan dehidrojenasyon için 2 nm destekli bimetalik nanopartikül Pt-Cu katalizörlerinin sentezi için uygun bir yöntem burada bildirilmiştir. In situ sirkrotron X-ışını teknikleri laboratuar aletleri kullanılarak elde edilemeyen katalizör yapısının belirlenmesine olanak tanır.

Propan Dehidrojenasyon için Desteklenen Pt-Cu Katı Solüsyon Nanopartikül Katalizörlerinin Sentezi ve Testi

Burada, ince film tribocorrosion oranı ve giymek-korozyon sinerji ölçmek ve Al alaşımları simüle deniz su oda sıcaklığında toplu bir iletişim kuralı mevcut.

Tribocorrosion hızı ve toplu ve İnce Film Alüminyum Alaşımlarının aşınma-korozyon sinerji belirleme

Alüminyum ve alüminyum alaşımlarında yüksek miktarda hidrojen tanıtmak amacıyla, su prosedüründe sürtünme adı verilen yeni bir hidrojen şarj yöntemi geliştirilmiştir.

Suda Sürtünme Kullanarak Alüminyumun Hidrojen Şarjı

Membran reaktörleri, doğrudanH2 girişi olmadan ortam koşullarında hidrojenasyon sağlar. Bu sistemlerdeki hidrojen üretimini ve kullanımını atmosferik kütle spektrometresi (atm-MS) ve gaz kromatografisi kütle spektrometresi (GC-MS) kullanarak takip edebiliriz.

Bir Membran Reaktöründe Hidrojen Üretimi ve Kullanımı

Sinkrotron mikro-kırınım teknikleri ile kombine lazer ısıtmalı elmas örs hücre araştırmacılar aşırı basınç ve sıcaklık (PT) koşullarında maddenin yeni aşamaları doğası ve özellikleri keşfetmek sağlar. Heterojen örnekleri karakterize...

Aşırı basınç ve Sıcaklıklarda sentezi ve mikrodifraksiyon

Öğrenin, yüksek basınçlı hidrojen ortamında polimer malzemelerin tribolojik özelliklerini değerlendirmek için geliştirilen in situ test metodolojisini. Bu yöntem, hidrojen altyapısındaki dinamik contaların ve bileşenlerin tasarımına rehberlik eder.

Situ Yüksek basınçlı hidrojen hidrojen teslim altyapısında kullanılan ortak Polimer malzemelerin test Tribolojik

Daha fazla video keşfet