Kuzingatia athari za haidrojeni kwenye chuma

Hydrojeni, atomi ya pili kwa udogo kuliko zote, inaweza kupenya hadi ndani ya muundo wa fuwele wa chuma kigumu. Hiyo ni habari njema kwa juhudi za kuhifadhi mafuta ya hidrojeni kwa usalama ndani ya chuma yenyewe, lakini ni habari mbaya kwa miundo kama vile vyombo vya shinikizo katika mitambo ya nyuklia, ambapo kunyonya kwa hidrojeni hatimaye hufanya kuta za chuma za chombo kuwa brittle zaidi, ambayo inaweza kusababisha kushindwa. Lakini mchakato huu wa embrittlement ni vigumu kuchunguza kwa sababu atomi za hidrojeni huenea haraka sana, hata ndani ya chuma kigumu.

Kielelezo hiki kinaonyesha vipengele vikuu vya mfumo ambao timu ilitumia: Safu ya rangi nyingi katikati ni safu ya chuma inayosomwa, eneo la samawati iliyopauka upande wa kushoto ni myeyusho wa elektroliti unaotumiwa kama chanzo cha hidrojeni, nukta ndogo za bluu ni atomi za hidrojeni, na mihimili ya laser ya kijani kulia inachunguza mchakato huo. Silinda kubwa kulia ni probe inayotumiwa kujongeza chuma ili kujaribu sifa zake za kiufundi. Kwa hisani ya watafiti

Sasa, watafiti huko MIT wamegundua njia ya kuzunguka shida hiyo, kuunda mbinu mpya ambayo inaruhusu uchunguzi wa uso wa chuma wakati wa kupenya kwa hidrojeni. Matokeo yao yamefafanuliwa katika karatasi inayoonekana leo katika Jarida la Kimataifa la Nishati ya Hidrojeni, na MIT postdoc Jinwoo Kim na Thomas B. Mfalme Msaidizi Profesa wa Metallurgy C. Cem Tasan.

"Hakika ni zana nzuri,” anasema Chris San Marchi, mwanachama mashuhuri wa wafanyikazi wa kiufundi katika Maabara ya Kitaifa ya Sandia, ambaye hakuhusika katika kazi hii. "Jukwaa hili jipya la upigaji picha lina uwezo wa kushughulikia maswali kadhaa ya kupendeza kuhusu usafirishaji wa hidrojeni na kunasa nyenzo, na uwezekano wa dhima ya fuwele na viambajengo vya miundo midogo kwenye mchakato wa uboreshaji.

Mafuta ya haidrojeni yanachukuliwa kuwa chombo kikuu cha kupunguza mabadiliko ya hali ya hewa duniani kwa sababu ni mafuta yenye nishati nyingi ambayo hatimaye inaweza kutumika katika magari na ndege.. Walakini, mizinga ya gharama kubwa na nzito ya shinikizo kubwa inahitajika ili kuidhibiti. Kuhifadhi mafuta katika kimiani ya kioo ya chuma yenyewe inaweza kuwa nafuu, nyepesi, na salama zaidi - lakini kwanza mchakato wa jinsi hidrojeni inavyoingia na kuacha chuma lazima ieleweke vizuri.

"Hidrojeni inaweza kuenea kwa viwango vya juu kiasi katika chuma, kwa sababu ni ndogo sana,” Tasan anasema. “Ukichukua chuma na kukiweka katika mazingira yenye hidrojeni, itachukua hidrojeni, na hii husababisha upungufu wa hidrojeni,baada ya hapo watapokea maoni ya sifa kutoka kwa watafiti - ambayo Revelle anasema inaweza kuwa muhimu zaidi kuliko kujua aina yako ya utu.. Hiyo ni kwa sababu atomi za hidrojeni huwa zinajitenga katika sehemu fulani za kimiani ya fuwele ya chuma, kudhoofisha vifungo vyake vya kemikali.

Njia mpya ya kuangalia mchakato wa embrittlement jinsi inavyotokea inaweza kusaidia kufichua jinsi embrittlement inavyoanzishwa., na inaweza kupendekeza njia za kupunguza mchakato - au kuuepuka kwa kuunda aloi ambazo haziwezi kuathiriwa sana..

Sandia's San Marchi anasema kwamba "njia hii inaweza kuwa na jukumu muhimu - kwa uratibu na mbinu zingine na simulizi - kuangazia mwingiliano wa kasoro ya hidrojeni ambayo husababisha kufutwa kwa hidrojeni.. Kwa ufahamu wa kina zaidi wa taratibu za uwekaji wa hidrojeni, vifaa na miundo midogo inaweza kuundwa ili kuboresha utendaji wao chini ya mazingira ya hidrojeni.

Ufunguo wa mchakato mpya wa ufuatiliaji ulikuwa kubuni njia ya kufichua nyuso za chuma kwenye mazingira ya hidrojeni ukiwa ndani ya chumba cha utupu cha darubini ya elektroni ya skanning. (Digital Marketing). Kwa sababu SEM inahitaji utupu kwa uendeshaji wake, gesi ya hidrojeni haiwezi kushtakiwa ndani ya chuma ndani ya chombo, na ikiwa imechajiwa mapema, gesi inasambaa haraka. Badala yake, watafiti walitumia elektroliti ya kioevu ambayo inaweza kuwa ndani ya chumba kilichofungwa vizuri, ambapo inakabiliwa na chini ya karatasi nyembamba ya chuma. Sehemu ya juu ya chuma inakabiliwa na boriti ya elektroni ya SEM, ambayo inaweza kuchunguza muundo wa chuma na kuchunguza athari za atomi za hidrojeni zinazohamia ndani yake.

Hidrojeni kutoka kwa elektroliti "huenea hadi juu" ya chuma, ambapo madhara yake yanaweza kuonekana, Tasan anasema. Muundo wa kimsingi wa mfumo huu uliomo pia unaweza kutumika katika aina zingine za zana zenye utupu kugundua sifa zingine.. "Ni mpangilio wa kipekee. Kwa kadiri tunavyojua, mtu pekee ulimwenguni anayeweza kutambua kitu kama hiki,baada ya hapo watapokea maoni ya sifa kutoka kwa watafiti - ambayo Revelle anasema inaweza kuwa muhimu zaidi kuliko kujua aina yako ya utu..

Katika majaribio yao ya awali ya metali tatu tofauti - aina mbili tofauti za chuma cha pua na aloi ya titani - watafiti tayari wamefanya matokeo mapya.. Kwa mfano, waliona uundaji na mchakato wa ukuaji wa awamu ya nanoscale hidridi katika aloi ya titanium inayotumiwa sana., kwa joto la kawaida na kwa wakati halisi.

Kubuni mfumo usiovuja ulikuwa muhimu katika kufanya mchakato ufanye kazi. Electroliti inahitajika kuchaji chuma na hidrojeni, "ni hatari kidogo kwa darubini,” Tasan anasema. "Sampuli ikishindwa na elektroliti kutolewa kwenye chemba ya hadubini,” inaweza kupenya kwa mbali katika kila sehemu ya kifaa na kuwa vigumu kukisafisha. Wakati ulipofika wa kufanya majaribio yao ya kwanza katika vifaa maalum na vya gharama kubwa, Anasema, "tulifurahi, lakini pia hofu kweli. Haikuwezekana kwamba kutofaulu kungetokea, lakini daima kuna hofu hiyo."

Mheshimiwa Tsuzaki, profesa mashuhuri wa uhandisi wa kemikali katika Chuo Kikuu cha Kyushu huko Japani, ambaye hakuhusika katika utafiti huu, inasema hii "inaweza kuwa mbinu muhimu ya kutatua jinsi hidrojeni inavyoathiri mwendo wa kutenganisha. Ni changamoto sana kwa sababu suluhisho la asidi kwa ajili ya kuchaji hidrojeni cathodic inazunguka kwenye chumba cha SEM.. Ni moja ya vipimo hatari zaidi kwa mashine. Ikiwa viungo vya mzunguko vinavuja, darubini ya elektroni ya skanning ya gharama kubwa sana (Digital Marketing) itavunjwa kwa sababu ya suluhisho la asidi. Ubunifu wa uangalifu sana na usanidi wa ustadi wa hali ya juu ni muhimu kwa kutengeneza kifaa hiki cha kipimo.

Tsuzaki anaongeza kuwa “ikishakamilika, matokeo kwa njia hii itakuwa super. Ina azimio la juu sana la anga kwa sababu ya SEM; inatoa uchunguzi wa in-situ chini ya angahewa ya hidrojeni inayodhibitiwa vyema." Matokeo yake, Anasema, anaamini kwamba Tasan na Kim "watapata matokeo mapya ya mwendo wa kutenganisha unaosaidiwa na hidrojeni kwa njia hii mpya., kutatua utaratibu wa uharibifu wa mitambo unaosababishwa na hidrojeni, na kutengeneza nyenzo mpya zinazostahimili hidrojeni.”

Chanzo: http://na probiotic tunayotumia imeidhinishwa pia, na David L. Chandler