Desenvolvimento de método de permeação de hidrogênio com entrada oscilante

Abstract

O objetivo deste trabalho foi desenvolver um novo método para determinação do coeficiente de difusão do hidrogênio sem a influência de armadilhas (defeitos cristalinos que reagem com o hidrogênio). Para tal objetivo, foi proposto um método de permeação eletroquímica no qual aplica-se uma corrente catódica senoidal no lado de entrada e mede-se o fluxo no lado de extração. Para avaliar o método, as equações, que descrevem o sistema e suas respectivas condições de contorno, foram simuladas. Pela simulação da difusão sem armadilhas, foi obtida uma relação simples entre o coeficiente de difusão e a diferença de fase. Na presença de armadilhas, observou-se um desvio do comportamento ideal (sem armadilhas) a freqüências baixas (até 10-2 Hz). Esse desvio desaparece para freqüências suficientemente altas. Dessa forma, a difusão com armadilhas recai na difusão sem armadilhas, sendo possível, pelo método proposto, determinar o coeficiente de difusão sem a influência de annadilhas. Os experimentos realizados com amostras de ferro e de platina comprovaram o comportamento proposto. Os resultados obtidos para o ferro evidenciam uma difusão com a presença de armadilhas.

The aim of this work was to develop a new method to determine the hydrogen diffusion coefficient without the influence of traps (lattice deffects which react with hydrogen). For this purpose, a eletrochemical permeation method was proposed in which a sinusoidal cathodic current is applied at the hydrogen entrance side and the flux at the extraction side is measured. To evaluate the method, the equations, which describe the system and its boundary conditions, were simulated. For the simulation of diffusion without traps, a simple relationship between the diffusion coefficient and the phase shift was obtained. In tbe presence of traps, a deviation of the ideal behaviour (without traps) at low frequencies (until 1 0-2 Hz) was observed. This deviation vanishes at sufficiently high frequencies. Thus, the diffusion in the presence of traps falls back into the diffusion without traps, being possible, for the proposed method, to determine the diffusion coefficient without trap influence. The experiments with iron and platinum samples confirmed the proposed behaviour. The results obtained for iron show the evidence of the diffusion in the presence of traps.