Teste de permeação de hidrogênio por um bipotenciostato

Ensaio de permeabilidade de hidrogénio no aço

Propósito experimental

Este experimento visa medir o teor de hidrogénio atómico no aço e a sua taxa de difusão.

Configuração do experimento

Fig. 1 Configuração do ensaio de permeabilidade ao hidrogénio

Preparação da solução:

Solução de níquel (solução comercial de níquel)

Câmara de ânodo: 0,2 mol/L KOH

Câmara de cátodo: 0,1 mol/L HCl

Instrumento&Eletrodos:

Modelo de bipotenciostato CS2350M

Célula de níquel (célula de avaliação de revestimento) * 1 peça

Células H* 1 conjunto

Eletrodo de referência Hg/HgO 1 peça

Q235 Chapa de aço carbono (5 cm*5 cm*0,5 mm) 1 peça

Eletrodo contador de platina * 2 peças

.

Etapas do experimento

(a)Exemplo prévio-processamento

Antes do experimento, a amostra de aço carbono foi polida para uma superfície de espelho com 180#, 400#, 600#, 1000# e 2000# de papel de lixa em ordem, depois foi lavada com água, limpa com etanol,e secados no ar frioA amostra foi imersa em 0,1 mol/l de HCl durante 3 minutos, lavada com água e, em seguida, imersa em 0,2 mol/l de KOH durante 3 minutos, lavada com água, seca e colocada num desecador para utilização.

(2)Outros, de aço inoxidável

Fig. 2 Conexão de células eletrolíticas e eléctrodos para revestimento de níquel

Como mostrado na Figura 2, usamos a célula de avaliação do revestimento ((CS934) para fazer o níquel.depois colocar um pequeno pedaço de espuma de níquel na solução. O jacaré vermelho (CE) e amarelo (RE) prendem conjuntamente a tira de espuma de níquel e o jacaré verde (WE) prendem o aço de carbono.Você deve se conectar com o verde WE). Em seguida, realizar o ensaio Galvanostático.

Fig. 3 Configuração dos parâmetros do revestimento de níquel

Defina a corrente aplicada para -10 mA/cm2 A área de exposição da amostra foi de cerca de 7,065cm², então nós aplicamos -70.65 mA. Você pode definir a área do eletrodo em

Figura 4 Interface de modificação da área do eletrodo

O processo de revestimento durou 30 minutos. Após a conclusão, lave o metal com água destilada, seque no ar frio e coloque-o num desecador para utilização.

(2)HidrogéniopermeabilidadeTeste

Fig. 5. Bipotentiostat CS2350M e células H

Na câmara de ânodo (célula da esquerda), é umSistema de três eléctrodos:

- Eletrodo de trabalho: superfície niquelada de aço carbono

- Eletrodo de referência: Hg/HgO

- Contador de elétrodos: elétrodos de platina

O lado de carregamento de hidrogênio (célula direita) adota um sistema de dois eletrodos.

- Anodo: superfície não coberta de níquel de aço carbono, ligada a um alligador WE

- Cátodo: o elétrodo de platina, ligando os jacarés amarelo (RE) e vermelho (CE) juntos.

Em primeiro lugar, adicionar 250 ml de solução KOH de 0,2 mol/L à câmara de ânodo ((esquerda) e 250 ml de HCl de 0,1 mol/L à câmara de cátodo ((célula direita), ligar o bipotenciostato,Selecionar “Bipotentiostat”→Teste de difusão de hidrogénio.

Fig. 6. Parâmetros de definição para o ensaio de difusão de hidrogénio

Configure os parâmetros da seguinte forma: o potencial de polarização é de 0,45 V, a corrente de pico de carga de hidrogénio é de -22,6 mA (10 mA/cm2), e a corrente do vale de carga de hidrogénio é de 0.

À medida que o hidrogénio atômico [H] no aço carbono se difunde gradualmente para a superfície e se oxida em H+, a corrente anódica residual será gradualmente estável.

Quando a corrente residual for inferior a 1 mA/cm², na célula direita (carregamento de hidrogénio) ocorrerá a seguinte reacção:

Resultado e análise

Coeficiente de difusão de hidrogénio

Fig. 7. Curva de corrente e tempo de oxidação no ensaio de difusão de hidrogénio

A partir da figura 7 podemos obterEu..._Max.= 1,0058 × 10^{- 5}A·cm^-2. Encontre o tempo t quandoEu..._t- Eu..._Max.= 0,63,

t = 2,380 h = 8568 s.

O tempo para iniciar a carga de hidrogénio é de 5472 s, portanto, o tempo de atrasot_L= 3096 s, espessura do aço carbono L = 0,1 cm, de acordo com a fórmula:

Podemos calcular o coeficiente de difusão D = 5,383 × 10^-7cm²/ s.