제자리에서 고압 수소 Tribological 수소 공급 인프라에 사용 되는 일반적인 고분자 재료의 테스트

Summary

수소 인프라 서비스에 사용 되는 고분자의 tribological 속성을 측정을 위한 테스트 방법을 설명 하 고 일반적인 엘라 스토 머에 대 한 특성 결과 설명.

Abstract

고압 수소 가스는 압축기, 밸브, 호스, 및 액츄에이터의 금속 부품을 저하로 알려져 있다. 그러나, 상대적으로 작은 중합체 씰링 및 자료 또한 이러한 구성 요소 내에서 발견에 고압 수소의 효과 대 한 알려져 있다. 더 연구는 고압 수소와 수소 연료 배달 인프라의 구성 요소에서 발견 하는 일반적인 고분자 재료의 호환성을 결정 하기 위해 필요 합니다. 결과적으로, 그것은 마찰 등 물리적 특성의 변화를 고려 하 고 중합체는 고압 수소에 노출 하는 동안 제자리에 착용 하는 것이 중요. 이 프로토콜에서 우리는 마찰을 테스트 하기 위한 방법을 제시 하 고 에틸렌 프로필 렌 디 엔 단위체 (EPDM) 탄성 중합체 샘플의 속성을 사용 하는 사용자 위치에 핀에 편평한 선형 왕복 28 MPa 고압 수소 환경에서 착용 tribometer입니다. 이 테스트는 대표적인 결과 EPDM 샘플 쿠폰 및 철강 카운터 표면 사이의 마찰 계수 측정 마찬가지로 마찰 계수에 비해 고압 수소에 증가 하는 것이 나타내는 제시 주변 공기입니다.

Introduction

최근 몇 년 동안에서 가능성 제로 방출으로 수소에 큰 관심 또는 차량 및 고정 전원에 0에 가까운 방출 연료 되었습니다. 실 온에서 저밀도 가스로 수소 있으므로 대부분의 응용 프로그램 연료 압축된 수소의 일종을 사용 합니다. ^{1 , 2} 압축을 사용 하 여 잠재적인 단점은, 고압 수소 가스는 호환 인프라^2,,34 시간과 차량 응용 프로그램⁵ 자료 많은 곳 호환성 문제는 반복적인된 압력 및 온도와 결합 된다 자전거. 순수 수소 환경 특정 철강 등 금속 부품 손상 알려져 있으며 수소 형성, 붓기를 포함 하는 다른 메커니즘을 통해 티타늄 표면에 젖어, 그리고 취. ^{2 , 6 , 7 ,} 리드 zirconate 타이타늄 (압) 압 전 세라믹에 사용 된 같은 ⁸ 비금....

Protocol

여기에 설명 된 실험은 무 취, 무색, 그리고 따라서 인간의 감각에 의해 탐지 수소 가스의 사용을 해야 합니다. 수소는 가연성이 고 거의 보이지 않는 파란색 불꽃 화상과 양식 수 산소의 폭발성 혼합물. 6.9 MPa 이상의 높은 압력 모든 테스트에 대 한 준비에 대 한 적절 하 게 계획 해야 합니다 추가 폭발 위험을 추가 합니다. 이 저장 된 에너지이 양은 심각한 안전 위험 나타내고 그러므로 당연한 노력, 계획, 및 안전 평가 수행 해야 합니다 이러한 위험 완화는 되도록 같은 실험을 수행 하기 전에. 여기에 제시 된 실험 적절 한 환기와 34.5 MPa로 설정 파열 디스크는 미국 기계 기술자 협회 (ASME) 인증된 압력 용기에 적절 한 안전 조치에 따라 수행 됩니다.

1. 폴리머 시트 재고 준비

1. EDPM 폴리머 시트 재고 비 연마 스폰지를 사용 하 여 세제를 적용 하 고 오일을 제거 하 고 활석 분말 제조 및 배송 프로세스 동안 적용 하 약 3 분 동안 물에서 씻어.
2. 어떤 물 세척에서 남아 있는 드라이브에 약 72 시간 동안 폴리머 시트 재료의 작동 온도, EPDM, 약 75 ° C의 85%에서 건조 오븐에서 건조.
3. 오븐 끄고 오븐 안에 실내 온도에 냉각 폴리머 시트 재고 물자를 허용.<....

Results

제시 하는 방법론을 사용 하 여, 탄성 샘플 운동 마찰과 마모 요인의 계수는 고압 수소 환경에서 측정할 수 있습니다. 그림 1 에서 제시 하는 대표적인 데이터 표시는 고압 수소 환경에 더 큰 힘 강철 카운터 표면 아래 EPDM 고분자 샘플을 이동 하는 데 필요한. 관계를 사용 하 여 정상 사이 F_N 과 마찰력 F_K 마찰 계수 µ, EPDM 샘플 사이 강제 하 고 강철 공을 확인할 수 있습니다. 이 데이터는 어디 EPDM 샘플 전시는 높은 마찰 계수 수소에서 주변 공기에서 테스트 샘플 보다 그림 2 에 표시 됩니다. 이 결과 더 많은 마찰을 주변 공기에 비해 고압 수소 환경에 EPDM 고분자 철강 표면 사이 슬라이딩 접촉으로 인해 발생 하는 나타냅니다.

Discussion

고분자 재료의 tribological 테스트용 현재 원래의 전 기법 필요 고압 수소에 노출 되기 전에 depressurized 다음 샘플 상업적인 tribometer를 사용 하 여 테스트. ^{15 , 24 , 25} 이 프로토콜 테스트 방법론의 높은 압력 환경 제자리에서 폴리머 샘플 tribological 속성의 테스트를 허용 하도록 설계 되었습니다. 그들은 가압 하는 하는 동안 위에서 나오는 EPDM 샘플 등 고분자 재료를 테스트 하 여이 프로토콜 밀도 압력 압축 폴리머 샘플 수소 공급 인프라의 구성 요소에의 더 현실적인 측정에 대 한 수 있습니다. 재료의 tribological 특성 측정 제자리에있기 때문에, depressurization 효과 폭발성 감압 라 예 방법에 의해 발생 하는 데이터 예외 .......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
EPDM 폴리머 스톡 시트	McMaster-Carr	8525T68	24" x 24", 1/8" 두께의
압력 용기, 오토클레이브	Fluitron Inc.	8308-1788-U	5 "직경, 1 '높이
고순도 수소 가스	Praxair	HY4.5	등급 4.5, 5ppm O2, 5ppm H20
O2 센서	Advanced Micro Instruments	T2	0-5ppm 최소 범위, 최대 10,0000ppm
사전 정제된 아르곤 가스	Oxarc	LCCO-HP818	고순도, 99.998%
액체 식기 세척 세제	McMaster-Carr	98365T89	32oz 병, 레몬
향 곰팡이 방지 스폰지	McMaster-Carr	7309T1	6" 길이 x 3 -1/2" 너비 x 1" 높이, 노란색
PTFE 파이프 나사산 밀봉 테이프	McMaster-Carr	4591K12	1/2" 너비, 흰색 컬러
가스 튜브 피팅	Swagelok	SS-400-1-4	1/4" OD, 스테인리스 스틸, 남성 NPT 스레딩
해머 구동 다이	McMaster-Carr	3427A22	7/8" 해머 구동 홀 펀치
선형 가변 차동 변압기	Omega	LD320-2.5	2.5mm, AC 출력, 가이드 w/spring
오토클레이브 O-링 씰	Fluitron Inc.	A-4511	Hastelloy C-276, 5-3/4" OD x 5" ID x 3/8"
토크 렌치	McMaster-Carr	85555A422	조정 가능한 토크 제한 렌치, 퀵 릴리스, 1/2" 스퀘어 드라이브, 50-250 ft.-lbs. 토크
망치	McMaster-Carr	5939A11	하드 및 초경질 고무 해머, 2-1/4파운드.
iLoad 미니 정전 용량 부하 센서	Loadstar 센서	MFM-050-050-S*C03	50 lb, U 캘리브레이션, 0.5% 정확도, 스틸