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In a future energy supply system based on renewable sources hydrogen technology will play a key role. Because the amount of energy from renewable sources, such as wind or solar power, differs seasonally and regionally, an energy storage method is necessary.
Hydrogen, as an environmentally friendly energy carrier, can fill this gap in an ideal way, in particular for mobile applications (Wurster et al., 2009). Already today, in Germany the amount of hydrogen as a byproduct in chemical industry is enough for fuelling about 1 Mio passenger cars1. Excess electrical power can be used to produce hydrogen by electrolysis. On demand, this hydrogen can be used for mobile or stationary fuel cells. Beside this new developing technology, hydrogen is used as fuel for rocket engines and in chemical industry since a long time. Table 1 comprises some physical parameters of hydrogen. It can be seen that hydrogen gas has a very low density which makes storage at high pressure or in liquid form (LH2) necessary.
Die tribologischen Eigenschaften von graphitgefüllten Polyimiden gegen Stahl 100Cr6 wurden an Luft, im Hochvakuum (l0⁻ ³ Pa) und in Wasserstoffumgebung bei verschiedenen Drücken (10³ Pa, 10⁴ Pa und 10⁵ Pa) untersucht. Zwei unterschiedliche Polyimid-Typen wurden eingesetzt, wobei Typ und Menge des Graphits variiert wurden.
Die Experimente wurden bei 3,1 MPa Kontaktdruck und einer Gleitgeschwindigkeit von 0,2 m/s bzw. 1 m/s durchgeführt. Die verschlissenen Oberflächen und die Morphologie des Materialübertrags auf die Stahl-Gegenfläche wurden mittels Lichtmikroskopie, REM, TEM und FTIR untersucht. Die Untersuchung zeigt, dass sowohl die Matrix als auch der Graphitanteil einen deutlichen Einfluss auf das Reibverhalten von Verbundwerkstoffen in Wasserstoffumgehungen haben können.
Die Reibeigenschaften von PEEK-Materialien gegen Stahlscheiben wurden in Luft, Vakuum und Wasserstoffumgebung untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass reines PEEK umgebungsabhängig ist und die Desorption von Gasen im Vakuum zu hohen Verschleißraten führt. Die niedrigsten Verschleißraten sowohl in Vakuum als auch in einer Wasserstoffumgebung erzielen TiO2-Partikel. Ferner treten chemische Prozesse in den Materialien und im Tribokontakt auf und interagieren miteinander.
Sliding wear of martensitic steels in hydrogen – X30CrMoN15-1 and 100Cr6 – the role of water traces
(2016)
Initially the primary objective of the project has been the investigation of the influence of gaseous hydrogen on the wear of martensitic steels under heavy tribological stress. As a counter body an Al2O3 ball has been used because the material is inert and hard so that a low amount of wear was expected. If only the gas pressure is responsible for the absorption of hydrogen from the gas to pure α-iron it would require 15·105 MPa (~15 Mbar) to press 1 ppm into the material.
In the test series the Al2O3 balls showed in N2 and H2 atmosphere a higher wear compared to aerial experiments which showed a smaller wear track and a severer wear for the disc. Because of scattering and thereof following investigations it was shown that hydrogen has no noticeable influence but water traces in the gas are manipulating the outcome of the tests distinctly.