סיקור מקיף

האם רכיבי-המתכת במנועי מימן מתפרקים?

מדחס טורבו מימן מתדלק את החזון לפיתוח רכב-החלומות המונע בדלק עוצמתי המאפשר נסיעה במהירויות גדולות מאי-פעם. אולם, רכיבים במנוע הרכב ובציוד תעשייתי אחר עלולים להישבר ולקרוס בעקבות חלחול של מימן

מדען במכון פרנהאופר בגרמניה בוחן את המימן מול חומרים שונים. צילום: מכון פרנהאופר
מדען במכון פרנהאופר בגרמניה בוחן את המימן מול חומרים שונים. צילום: מכון פרנהאופר

במגזרי האנרגיה והתעבורה, מתייחסים למימן כחלופה הסופית לחומרי-גלם של דלק מאובנים לייצור אנרגיה, כגון פחם, נפט וגז טבעי. אולם, עבור מתכות כגון פלדה, אלומיניום ומגנזיום – שהן המתכות השכיחות בטכנולוגיות מנועים ואנרגיה – מימן אינו כזה מושלם. הוא עלול להפוך את המתכות הללו לפריכות כך שהגמישות של המתכות קטנה והעמידות שלהן למעשה נהרסת. תוצאה זו עלולה לגרום לכשל חלקים ורכיבים במערכת. מלבד מיכל הדלק עצמו, וחלקים מתא הדלק, גם רכיבים רגילים אחרים, כגון המסבים עלולים להינזק. אלו מצויים לא רק במכוניות, אלא גם כמעט בכל המיכון התעשייתי. היסוד הכימי הקל ביותר הזה מחלחל לתוך חומרי-הגלם מהם מורכב הרכב לא רק בזמן מילוי מיכל הדלק, אלא גם במהלך תהליכי הייצור. מימן מסוגל לחדור לסריג המתכתי באמצעות איכול, או במהלך ציפוי חלקי-הרכב בכרום. חלחול מימן עשוי להתרחש באופן דומה גם בזמן תהליכים של ריתוך, טחינה או כבישה.

התוצאה זהה תמיד: החומר עלול להישבר או להיקרע ללא אזהרה מוקדמת. כתוצאה מכך יש לערוך תיקונים יקרים. בכדי למנוע סדקים ושברים בעתיד, החוקרים ממכון Fraunhofer להנדסת חומרים (IWM) מאוניברסיטת Freiburg הגרמנית בוחנים את הנושא של פריכות מושרית-מימן. המטרה שלהם – למצוא חומרים ותהליכי ייצור המתאימים לנוכחות מימן.

"באמצעות המעבדה המיוחדת שלנו, אנו בוחנים כיצד ובאיזה קצב מימן מחלחל למתכת. אנו מסוגלים לזהות את הנקודות שבהן היסוד מצטבר בתוככי החומר, ואת הנקודות שלא," אומר Nicholas Winzer, חוקר במכון.

מאחר ופוטנציאל הסיכון נובע בעיקרו מהחלק המתפזר והנע של המימן, יש צורך להפריד את החלק הזה משאר התכולה של המימן. החוקרים מסוגלים לשחרר ולמדוד בו-זמנית את החלק הנע של המימן באמצעות טיפול בחום, כאשר הדגימות עוברות חימום רצוף. בנוסף, הם מסוגלים למדוד את קצב חדירותו של המימן לתוככי המתכת תוך הפעלת לחץ מכאני על דגימות החומר. כך הם מסוגלים לקבוע כיצד מתנהגת המתכת כאשר הלחץ עליה מתגבר.

"בתעשייה, רכיבים מתכתיים אמורים להיות מסוגלים לעמוד בפני כוחות של טמפרטורה, לחץ מכאני ומימן. באמצעות המכשור שלנו אנו מסוגלים לספק את השיטות האנליטיות הנדרשות," מסביר החוקר את המאפיינים המיוחדים של בדיקות בו-זמניות.

החוקרים השתמשו בממצאים מניסויי המעבדה עבור הדמיות מחשב, בעזרתן הם מחשבים את מידת הפריכות של המתכת בעקבות חדירת מימן. כך, הם מצליחים להריץ הדמיות אטומיות ומיקרוסקופיות לבחינת יחסי-הגומלין שבין מימן לבין מתכת, הן ברמה האטומית והן ברמה המקרוסקופית.

"בזכות השילוב של ציוד מעבדתי וכליי הדמיה, גילינו אילו חומרים מתאימים למימן, וכיצד ניתן לשפר את תהליכי הייצור. בעזרת ידע זה אנו מסוגלים לסייע לחברות ממגזר התעשייה," מסביר ראש היחידה העסקית של המכון."

הידיעה מהאוניברסיטה

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

לוגו אתר הידען
דילוג לתוכן