Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Engineering

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

Published: March 31, 2018 doi: 10.3791/56884

Summary

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

Abstract

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.

Introduction

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.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

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

  1. 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.
  2. 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.
  3. לכבות את התנור ומאפשרים גיליון חומרים פולימריים במלאי להתקרר לטמפרטורת החדר בתוך התנור.
  4. 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.
  5. אחסן את הפולימר גיליון מניות ב טמפרטורת חדר, והלחות מבוקרים סביבת ליד 25% לחות יחסית לפני בדיקות tribological.

2. ייצור והרכבה קופונים לדוגמא

  1. 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.
  2. באמצעות קוביה עגול בקוטר ס מ 2.222 ומקבת, לרמוס את קופון מדגם מסביב לסימן החצים.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.

3. מכינים את Tribometer בחיי עיר

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.
  6. . 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.
  7. 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.
  8. 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.

4. איטום הספינה לחץ

  1. נמוך מקורבות העליון של כלי לחץ כדי לסגור אותו, דואגת להוריד את מקורבות העליון בעדינות על גבי PTFE עטוף איטום o-ring.
  2. הכנס את המנעולים לתוך החורים ממוספרות על מקורבות העליון שציין יצרן עולה עד האצבע חזק.
  3. שימוש במפתח hex ידנית, מקפיא את המנעולים מקורבות עולה ביד חזק וחזור עד כבר לא יכול להיות הידק את המנעולים.
  4. 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.

5. מילוי כלי לחץ

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. ממלאים את הכלי כדי 20.7 MPa ולא לחכות עוד 10 דקות.
  5. . איתרתי עד המטרה 27.6 MPa מקרוב את שסתומים.
  6. לאפשר את הדגימה פולימר כדי להשרות לפחות 12 שעות בגז המימן לפני תחילת הניסוי כדי לאפשר הסתננות מלאה.

6. עורכים את הניסוי

  1. שח כפול כל החוטים pass-through יציאה הספינה לחץ מחוברים כראוי לרתום חיווט שכותרתה המצורפת תיבת בקרת tribometer, ולאחר מכן הפעל את tribometer.
  2. 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'.
  3. להקרע לתא המטען ולהבטיח כי LVDT מדווח על עומק המתאים בתוכנת tribometer שאמור להיות ליד 0 מ מ.
  4. להתחיל את הניסוי.

7. לאחר הניסוי

  1. 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.
  2. לבסוף, לרוקן האחסון כלי הלחץ בגז ארגון בלחץ אטמוספירי במשך 10 דקות להבטיח שזה לא מימן שנותרו בתוך הכלי.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

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 EPDM התערוכה גבוה יותר מקדם של חיכוך של מימן מאשר הדגימות שנבדקו באוויר פתוח. תוצאה זו עולה כי יש עוד חיכוך המתרחשים בעקבות המגע הזזה בין משטחים פולימר פלדה EPDM בעוד סביבה מימן בלחץ גבוה לעומת הסביבתית.

איור 3 חושף עומק החדירה של המשטח מונה פלדה לתוך הדגימות פולימר EPDM של מימן בלחץ גבוה הוא פחות מ עומק נמדד בדגימות הסביבתית. כמו הקודם מחקרים26, הגורם יעיל ללבישה, K *, מתאר את כמות החומר הוסר מעל פני השטח יכול להיות מחושב באמצעות משוואה 1 את עומק X חדירהPD, הלחץ קשר P, האחסון ללבוש V, בזמן טי פרמטר K * המכונה "יעיל" לובש גורם כי השילוב של הסרת חומר והן להרכב של המשטח פולימר שתורמים לעומק ללבוש נמדד על ידי חיישן מיקום LVDT. איור 4 מראה כי הדגימות EPDM יש גורם יעיל ללבוש תחתון של מימן בלחץ גבוה בסוף הניסוי. תופעה זו היא כנראה תופעת הלחץ ואינה בהכרח אינדיקציה כי ללבוש גז מימן הוא פחות הסביבה אוויר תנאים.

Equation 1

משוואה 1: הקשר בין הגורם ללבוש יעיל (K *) את עומק החדירה (XPD), הלחץ קשר (P) של פני השטח הנגד על המדגם פולימר, הנפח של המסלול ללבישה (V), וכן הזמן (T).

Figure 1
איור 1 : נתוני עומס חיכוך נציג רכשה באמצעות תא של בחיי עיר tribometer המטען של קופון מדגם פולימר EPDM-מחזור 120 # כפונקציה של הזמן. נתונים שהושגו מימן בלחץ גבוה הוא בצבע כחול, רכשה באוויר פתוח שהנתונים בשחור. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 2
איור 2 : מקדם חיכוך של נתונים מחושבים מנתונים עומס חיכוך כגון באיור1. מידת החיכוך בין המדגם EPDM השטח מונה פלדה הוא הרבה יותר גבוה של מימן בלחץ גבוה מאשר באוויר פתוח. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 3
איור 3 : חדירה לעומק נתונים שנאספו הרכיב LVDT של tribometer ב באתרו של בדיקות על דגימות פולימר EPDM. כמו חיכוך הנתונים, הנתונים מימן בלחץ גבוה הוא כחול, בעוד שנתוני הסביבתית בשחור. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 4
איור 4 : הגורם ללבוש מחושב מתוך נתוני עומק חדירה המוצג באיור3. הגורם ללבישה של הדוגמה הסביבתית היא גבוהה יותר מאשר הגורם ללבוש מדגם נבדק במימן בלחץ גבוה, מה שקרוב לוודאי אפקט הלחץ. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

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 יותר של המדגם פולימר צפוף דחוס בלחץ נמצאו מרכיבי התשתית משלוח מימן. מאז המאפיינים tribological של החומר שנמדדה ב באתרו, התמודדות עימם חריגות נתונים הנגרמת על ידי לחצים אפקטים כגון נוכח באתרו לשעבר שיטות נפיצה.

פרוטוקול זה מחייב מדגם נאותה פעמים להשרות המדגם פולימר קשור לכלי tribometer על מנת להבטיח את גז המימן יש לנטרל לחלוטין לאורך כל המדגם פולימר, אשר במקרה של EPDM היה כ- 12 שעות. כתוצאה מכך מדידה של מאפיינים tribological של המדגם פולימר כשהם חשופים גז מימן בלחץ גבוה, מתכתי פונקציונלי ומבניים מרכיבי tribometer בשימוש פרוטוקול זה נדרשו להיות גז מימן תואם. לכן, tribometer בחיי עיר נבנה בעיקר מחוץ אלומיניום, השימוש של פלדת אל-חלד היה ממוזער. רכיבים פונקציונליים כגון המנוע נהיגה השלב לדוגמה, תא עומס קיבולי להשתמש כדי למדוד את העומס חיכוך ב tribometer נבנה באמצעות רכיבי מימן תואמי, שהוזמנו במיוחד עבור פרויקט זה. רכיבים אלה גדלה העלות של ביצוע מתודולוגיה זו בחיי עיר לעומת החלופות באתרו לשעבר .

בחיי עיר מבחן המתודולוגיה המתוארת כאן פותחה באופן כמותי מודדים את החיכוך, לובשים דוגמאות פולימר בעוד סביבה גז מימן דומים לתנאים בלחץ גבוה קיימים בתוך המשלוח מימן תשתית. לתוצאות בדיקות יכול לשמש כדי לקבוע את התאמתו של חומר פולימרי נתון לשימוש ביישומי והתשתיות אחסון מימן. נתונים שנוצר באמצעות מתודולוגיה זו שהובאו לעיל לקבלת דוגמאות פולימר EPDM מרמז כי משטח מקדם החיכוך הדוגמאות הללו יחד עם הדגימות EPDM ללבוש מנוסה היה גדל בסביבה מימן בלחץ גבוה. מתודולוגיה זו לא היתה אפשרות לקבוע אם המגמות הללו היו עקב השפעת לחץ הסביבה בחיי עיר או האינטראקציה בין גז המימן לבין הפולימר EPDM. מחקר עתידי נדרש כדי deconvolute את ההשפעות של הלחץ ותאימות מימן בדגימות אלסטומריים אלה עם סביבה מימן בלחץ גבוה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

המחברים אין לחשוף.

Acknowledgments

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.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
EPDM Polymer Stock Sheet McMaster-Carr 8525T68 24" x 24", 1/8" Thick
Pressure Vessel, Autoclave Fluitron Inc. 8308-1788-U 5" diameter, 1' height
High Purity Hydrogen Gas Praxair HY4.5 Grade 4.5, 5ppm O2, 5 ppm H20
O2 Sensor Advanced Micro Instruments T2 0-5ppm min. range, 10,0000ppm max.
Pre-purified Argon Gas Oxarc LCCO-HP818 High-purity, 99.998%
Liquid Dishwashing Detergent McMaster-Carr 98365T89 32 oz pour bottle, lemon scented
Mildew Resistant Sponge McMaster-Carr 7309T1 6" long x 3 -1/2" Wide x 1" High, yellow
PTFE Pipe Thread Sealant Tape McMaster-Carr 4591K12 1/2" wide, white color
Gas Tube Fittings Swagelok SS-400-1-4 1/4" OD, stainless steel, male NPT threading
Hammer Driven Die McMaster-Carr 3427A22 7/8" Hammer driven hole punch
Linear Variable Differential Transformer Omega LD320-2.5  2.5mm, AC output, guided w/spring
Autoclave O-ring Seal Fluitron Inc. A-4511 Hastelloy C-276, 5-3/4" OD x 5" ID x 3/8"
Torque Wrench McMaster-Carr 85555A422 Adjustable Torque-Limiting Wrench, Quick-Release, 1/2" Square Drive, 50-250 ft.-lbs. Torque
Mallet McMaster-Carr 5939A11 Hard and Extra-Hard Rubber Hammer, 2-1/4 lbs.
iLoad Mini Capacitive Load Sensor Loadstar Sensors MFM-050-050-S*C03 50 lb, U Calibration, 0.5% Accuracy, Steel

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Schlapbach, L. Technology: Hydrogen-fuelled vehicles. Nature. 460 (7257), 809-811 (2009).
  2. Jones, R., Thomas, G. Materials for the Hydrogen Economy. , CRC Press. Boca Raton. (2007).
  3. Barth, R., Simons, K. L., San Marchi, C. Polymers for Hydrogen Infrastructure and Vehicle Fuel Systems: Applications, Properties, and Gap Analysis. , October 23-34 (2013).
  4. Marchi, C., Somerday, B. P. Technical Reference on Hydrogen Compatibility of Materials. Ref, M. T. , No. code 8100 (2008).
  5. Welch, A., et al. Challenges in developing hydrogen direct injection technology for internal combustion engines. , SAE International, Paper No. 2008-01-2379 (2008).
  6. Fukai, Y. The Metal-Hydrogen System. , Springer: Verlag. Berlin Heidelberg. (2005).
  7. Lu, G., Kaxiras, E. Hydrogen embrittlement of aluminum: The crucial role of vacancies. Phys. Rev. Lett. 94 (15), 155501 (2005).
  8. Zhao, Z., Carpenter, M. A. Annealing enhanced hydrogen absorption in nanocrystalline Pd∕AuPd∕Au sensing films. J. Appl. Phys. 97 (12), 124301 (2005).
  9. Alvine, K. J., et al. High-pressure hydrogen materials compatibility of piezoelectric films. Appl. Phys. Lett. 97 (22), 221911 (2010).
  10. Alvine, K. J., et al. Hydrogen species motion in piezoelectrics: A quasi-elastic neutron scattering study. J. Appl. Phys. 111 (5), 53505 (2012).
  11. Aggarwal, S., et al. Effect of hydrogen on Pb(Zr,Ti)O3Pb(Zr,Ti)O3-based ferroelectric capacitors. Appl. Phys. Lett. 73 (14), (1998).
  12. Ikarashi, N. Analytical transmission electron microscopy of hydrogen-induced degradation in ferroelectric Pb(Zr, Ti)O3Pb(Zr, Ti)O3 on a Pt electrod. Appl. Phys. Lett. 73 (14), (1998).
  13. Castagnet, S., Grandidier, J., Comyn, M., Benoı, G. Hydrogen influence on the tensile properties of mono and multi-layer polymers for gas distribution. Int. J. Hydrog. Energy. 35, 7633-7640 (2010).
  14. Theiler, G., Gradt, T. Tribological characteristics of polyimide composites in Hydrogen environment. Tribol. Int. 92, 162-171 (2015).
  15. Sawae, Y., et al. Friction and wear of bronze filled PTFE and graphite filled PTFE in 40 MPA hydrogen gas. Proceed. , IJTC2011 249-251 (2011).
  16. Fujiwara, H., Ono, H., Nishimura, S. Degradation behavior of acrylonitrile butadiene rubber after cyclic high-pressure hydrogen exposure. Int. J. Hydrogen Energy. 40 (4), 2025-2034 (2015).
  17. Zhang, L., et al. Influence of low temperature prestrain on hydrogen gas embrittlement of metastable austenitic stainless steels. Int. J. Hydrogen Energy. 38 (25), 11181-11187 (2013).
  18. Weber, S., Theisen, W., Martı, M. Development of a stable high-aluminum austenitic stainless steel for hydrogen applications. Int. J. Hydrogen Energy. 38 (14), 5989-6001 (2013).
  19. Papavinasam, S. Corrosion control in the oil and gas industry. , Elsevier. (2013).
  20. Yamamoto, S. Hydrogen Embrittlement of Nuclear Power Plant Materials. Mat. Trans. 45 (8), 2647-2649 (2004).
  21. Rymuza, Z. Tribology of polymers. Arch. Civ. Mech. Eng. 7 (4), 177-184 (2007).
  22. Mckeen, L. W. 1 Introduction to Fatigue and Tribology of Plastics and Elastomers. , Second, Elsevier Inc. (2010).
  23. Lorge, O., Briscoe, B. J., Dang, P. Gas induced damage in poly(vinylidene fluoride) exposed to decompression. Polymer. 40, 2981-2991 (1999).
  24. Sawae, Y., Yamaguchi, A., Nakashima, K., Murakami, T., Sugimura, J. Effects of Hydrogen Atmosphere on Wear Behavior of PTFE Sliding Against Austenitic Stainless Steel. Proceed. , IJTC2007 1-3 (2008).
  25. Sawae, Y., Nakashima, K., Doi, S., Murakami, T., Sugimura, J. Effects of high pressure hydrogen on wear of PTFE and PTFE composite. Proceed. , IJTC2009 233-235 (2010).
  26. Duranty, E., et al. An in situ tribometer for measuring friction and wear of polymers in a high pressure hydrogen environment. Rev. Sci. Instrum. 88 (9), (2017).

Tags

הנדסה גיליון 133 Tribology מימן תשתית פולימרים מימן בלחץ גבוה חיכוך ללבוש
<em>בחיי עיר</em> מימן בלחץ גבוה Tribological בדיקה של חומרים פולימריים המשמשים תשתית משלוח של מימן
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Duranty, E. R., Roosendaal, T. J.,More

Duranty, E. R., Roosendaal, T. J., Pitman, S. G., Tucker, J. C., Owsley Jr., S. L., Suter, J. D., Alvine, K. J. In Situ High Pressure Hydrogen Tribological Testing of Common Polymer Materials Used in the Hydrogen Delivery Infrastructure. J. Vis. Exp. (133), e56884, doi:10.3791/56884 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter