На месте Высокого давления водорода трибологических испытаний общих полимерных материалов, используемых в инфраструктуре доставки водорода

В последние годы был большой интерес к водорода как потенциал нулю выбросов или околонулевых выбросов топлива в транспортных средствах и стационарные силовые источники. Так как водород существует как низкой плотности газа при комнатной температуре, большинство приложений используют той или иной форме сжатого водорода для топлива. ^{1 , 2} потенциальным недостатком использования сжатых, газ высокого давления водорода является несовместимость с многие материалы, найденные в пределах инфраструктуры^2,3,4 и⁵ автомобильных приложений где проблемы совместимости в сочетании с неоднократные давления и температуры Велоспорт. В среде чистого водорода, как известно, повреждения металлических компонентов, включая некоторые стали и титана через различные механизмы, включая формирование Гидрид, отеки, поверхности пузырей и охрупчивания. ^{2 , 6 , 7 , 8} неметаллических компонентов, таких как титаната цирконата свинца (PZT) используется в пьезоэлектрической керамике также оказались подвержены деградации в силу несовместимости водорода как поверхностные пузырей и свинца миграции. ^{9 , 10 , 11 , 12} в то время как эти примеры ущерба в результате воздействия водорода изучали ранее, совместимость полимерных компонентов в среде водорода только недавно стала интерес. ^{13 , 14 , 15 , 16} это во многом результат металлических компонентов, обеспечение структурной целостности в ядерной и приложения нефти и газа в то время как полимерные компоненты обычно действуют как барьеры или уплотнения. ^{17 , 18 , 19 , 20} в результате трения и износа свойства полимерных материалов в рамках компонентов, таких как политетрафторэтилен (ПТФЭ) клапан, мест и нитриловые бутадиен резиновые (NBR) O-кольца стали важными факторами в их способность функционировать.

В случае инфраструктуры водорода такие компоненты, как клапаны, компрессоры и резервуаров для хранения содержат полимерных материалов, которые находятся в контакте с металлическими поверхностями. Фрикционного взаимодействия между полимерных и металлических поверхностей приводит к износу каждого из поверхностей. Наука о взаимосвязи между трение и износ двух взаимодействующих поверхностей известен как трибологии. Полимеры, как правило, имеют меньше упругих модулей и прочность, чем металлические, поэтому трибологические свойства полимерных материалов значительно отличаются от металлических материалов. В результате полимерные поверхности склонны проявлять больший износ и повреждение после фрикционного контакта с металлической поверхностью. ^{21 , 22} в водород инфраструктуры приложений, быстрое давления и температуры, Велоспорт причины неоднократные взаимодействие между полимерных и металлических поверхностей, увеличивая вероятность трения и износа полимерного компонента. Количественная оценка этот ущерб может быть сложным ex situ из-за возможных Взрывная декомпрессия полимера образца после понижения давления, которое может привести к не трибологических ущерб. ²³ Кроме того, многие коммерческие полимерные продукты содержат много наполнители и добавки, такие как оксид магния (MgO), который может негативно взаимодействовать с водородом газа через hydriding, еще более усложняют ex situ анализ износа в этих материалы. ^{24 , 25}

Из-за сложности разграничения повреждения полимерного материала, причиненный при разгерметизации и повреждения трибологических износ ex situсуществует необходимость учиться непосредственно фрикционные свойства неметаллических материалов на месте в среде водорода давления, которое может существовать в пределах инфраструктуры доставки водорода. В этом протоколе, мы демонстрируем тест разработана методология количественной оценки трения и износа свойства полимерных материалов в условиях высокого давления водорода, использованием трибометра специально построенном на месте . ²⁶ мы также представляем представительных данных, полученных с использованием трибометра в situ и этилена пропиленовый диенового мономера (EPDM), общей полимерные уплотнительные и барьер материала. EPDM материал, для которого представитель генерации данных, с помощью протокола ниже был приобретен в 60,96 см квадратных листов толщиной 0.3175 см и было сообщено поставщиком 60A твердость рейтинг.