اختبار إختراق الهيدروجين بواسطة جهاز ثنائي القوة

اختبار نفاذية الهيدروجين في الفولاذ

الغرض من التجربة

تهدف هذه التجربة إلى قياس محتوى الهيدروجين الذري في الفولاذ ومعدل انتشاره.

إعداد التجربة

الشكل 1 إعداد اختبار نفاذية الهيدروجين

تحضير المحلول- القطب الكهربائي العامل: سطح الفولاذ الكربوني المطلي بالنيكل

محلول الطلاء بالنيكل (محلول طلاء بالنيكل تجاري)

حجرة الأنود: 0.2 مول/لتر KOH

حجرة الكاثود: 0.1 مول/لتر HCl

جهاز&قطب كهربائيs:

طراز Bipotentiostat CS2350M

خلية طلاء بالنيكل (خلية تقييم الطلاء) * 1 قطعة

خلايا H * مجموعة واحدة

قطب مرجعي Hg/HgO 1 قطعة

لوح فولاذ كربوني Q235 (5 سم * 5 سم * 0.5 مم) 1 قطعة

قطب مضاد من البلاتين * 2 قطعة

.

خطوات التجربة

(1)معالجة العينة مسبقًا7قبل التجربة، تم تلميع عينة الفولاذ الكربوني إلى سطح مرآة باستخدام ورق صنفرة 180#، 400#، 600#، 1000#، و 2000# بالترتيب، ثم غُسلت بالماء، ومسحت بالإيثانول، وجففت بالهواء البارد. غُمرت العينة في 0.1 مول/لتر HCl لمدة 3 دقائق، وشُطفت بالماء، ثم غُمرت في 0.2 مول/لتر KOH لمدة 3 دقائق، وشُطفت بالماء، وجففت ووضعت في مجفف للاستخدام.

(2)

الهيدروجينالشكل 2 خلية كهربائية وتوصيل قطب كهربائي للطلاء بالنيكل

كما هو موضح في الشكل 2، استخدمنا خلية تقييم الطلاء (CS934) للقيام بالطلاء بالنيكل. قم بتثبيت صفيحة الفولاذ الكربوني، وأضف محلول الطلاء بالنيكل إلى الخلية، ثم ضع قطعة صغيرة من رغوة النيكل في المحلول. يربط التمساح الأحمر (CE) والأصفر (RE) معًا شريط رغوة النيكل، ويربط التمساح الأخضر (WE) بالفولاذ الكربوني (إذا كان هناك سلك إحساس أبيض، فيجب عليك توصيله مع الأخضر WE). ثم قم بإجراء اختبار “Galvanostatic”.

الشكل 3 إعدادات معلمة الطلاء بالنيكل

اضبط التيار المطبق على -10 مللي أمبير/سم2. كانت مساحة التعرض للعينة حوالي 7.065 سم

2^{/ s.}الشكل 4 واجهة تعديل مساحة القطب الكهربائي

استمرت عملية الطلاء لمدة 30 دقيقة. بعد الانتهاء، يرجى غسل المعدن بالماء المقطر، وتجفيفه بالهواء البارد، ثم وضعه في مجفف للاستخدام.

(2)

الهيدروجيننفاذيةاختبارالشكل 5. Bipotentiostat CS2350M وخلايا H

في حجرة الأنود (الخلية اليسرى)، إنه

نظام 3 أقطاب كهربائية:- القطب الكهربائي العامل: سطح الفولاذ الكربوني المطلي بالنيكل

- القطب المرجعي: قطب Hg/HgO

- القطب المضاد: قطب البلاتين

يعتمد جانب شحن الهيدروجين (الخلية اليمنى) نظامًا ثنائي القطب الكهربائي.

- الأنود: السطح غير المطلي بالنيكل من الفولاذ الكربوني، متصل بتمساح WE

- الكاثود: قطب البلاتين، متصل بالتمساحين الأصفر (RE) والأحمر (CE) معًا.

أولاً، أضف 250 مل من محلول 0.2 مول/لتر KOH إلى حجرة الأنود (اليسرى)، و 250 مل من 0.1 مول/لتر HCl إلى حجرة الكاثود (اليمنى)، وقم بتشغيل bipotentiostat، وحدد “Bipotentiostat”→اختبار انتشار الهيدروجين.

الشكل 6. إعدادات المعلمات لاختبار انتشار الهيدروجين

اضبط المعلمات كما في الشكل 6: جهد الاستقطاب هو 0.45 فولت، وتيار ذروة شحن الهيدروجين هو -22.6 مللي أمبير (10 مللي أمبير/سم2)، وتيار وادي شحن الهيدروجين هو 0.

عندما ينتشر الهيدروجين الذري [H] في الفولاذ الكربوني تدريجيًا إلى السطح ويتأكسد إلى H+، سيصبح التيار المتبقي الأنودي مستقرًا تدريجيًا.

عندما يكون التيار المتبقي أقل من 1 مللي أمبير/سم

2^{/ s.}النتائج والتحليل

معامل انتشار الهيدروجين

الشكل 7. منحنى التيار - الزمن للأكسدة في اختبار انتشار الهيدروجين

من الشكل 7 يمكننا الحصول على

It_{= 0. 63，}-5 ^A·cm-2^{. ابحث عن الوقت t عندما}It_Lmax_{= 0. 63，}t = 2.380 h = 8568 s.

وقت بدء شحن الهيدروجين هو 5472 ثانية，إذن زمن التأخر

tL_{=3096 s，سمك الفولاذ الكربوني L=0.1 سم، وفقًا للمعادلة:}يمكننا حساب معامل الانتشار D=5.383×10

-^7cm2^{/ s.}