Výzkum dlouhodobého-výkonu a permeačních charakteristik přepravy vodíku prostřednictvím polyetylénových potrubí

Vodík jako důležitý nosič energie hraje stále významnější roli při podpoře přechodu na zelenou energii. Lze jej vyrábět pomocí přebytečné elektřiny z obnovitelných zdrojů energie a slouží jako klíčová součást energetické strategie „Power-to-X“. Může být přepravován stávajícími polymerními potrubními sítěmi. Přeměna plynovodů na zemní plyn na aplikace pro přepravu vodíku však vyžaduje systematické hodnocení jejich krátkodobých-a dlouhodobých-dopadů na polymerní plynovody, zejména problémů souvisejících s pronikáním vodíku a ztrátou plynu.
Předchozí studie ukázaly, že krátkodobý-dopad vodíku na polyetylenové trubky je relativně omezený, ale jeho dlouhodobé-účinky -, zejména na životnost trubek -, nebyly plně prozkoumány. Tato studie se zaměřuje na vyhodnocení změny životnosti trubky PE100-RC po dvou letech vystavení vodíku o tlaku 8,9 baru. Prostřednictvím testu cyklické trhliny tyče bylo zjištěno, že křivka porušení CRB vykazovala pouze mírnou změnu sklonu. K podobnému jevu došlo také v dalším testu potrubí PE100-RC, které bylo vystaveno tlaku vody 10 barů po dobu 1000 hodin. Změny pozorované při zkoušce CRB a účinnost proti pomalému šíření trhlin mohou být způsobeny změnami morfologie materiálu způsobenými tlakem a nesouvisí se samotnou expozicí vodíku. Lze tedy vyvodit závěr, že expozice vodíku neměla podstatný dopad na účinnost proti pomalému šíření trhlin a životnost polyetylenových trubek.
Jako nejmenší molekula plynu je propustnost plynného vodíku v PE potrubí přibližně čtyřikrát větší než ztráta plynu ve srovnání se zemním plynem. U semi-krystalických polymerů je propustnost plynu v krystalické fázi mnohem nižší než v amorfní fázi. Aby výzkumný tým prozkoumal vztah mezi morfologií polyethylenu a jeho propustností, analyzoval sedm typů PE trubek vyrobených s použitím různých parametrů procesu vstřikování. Rozdíl v krystalinitě měřený infračervenou spektroskopií byl až 25 %, ale koeficient permeability se změnil pouze o 13 %, což ukazuje, že vliv krystalinity na prostup plynného vodíku je relativně omezený. Hlubší pochopení tohoto vztahu pomůže v budoucnu optimalizovat anti-propustnost PE trubek a poskytne teoretický základ pro dopad změn morfologie materiálu na chování prostupu během-dlouhodobého používání.