Materiales estables a largo plazo para combustibles regenerativos.

Los combustibles sintéticos están destinados a mejorar significativamente la huella climática de los accionamientos convencionales. Los nuevos resultados de la investigación de materiales en Freudenberg Sealing Technologies ahora muestran qué influencia tiene el OME, que se está discutiendo como un sustituto del diesel, en la estabilidad a largo plazo de los sellos. De acuerdo con esto, los sellos basados ​​en el material de caucho fluorado (FKM) ya extendido son básicamente también adecuados para combustibles renovables. Pero hay diferencias sorprendentemente grandes entre los tipos individuales de FKM.

Para reducir las emisiones de CO2 del tráfico rodado, la industria automotriz no depende únicamente de los accionamientos eléctricos. Incluso los motores de combustión interna convencionales deberían ser más amigables con el clima mediante el uso de combustibles sintéticos. Se trata de combustibles líquidos o gaseosos que no se producen sobre la base de petróleo crudo fósil, sino con la ayuda de la energía solar y eólica del carbón y el hidrógeno. Se pueden mezclar con combustibles producidos de manera convencional para reducir inmediatamente las emisiones de CO2 siempre que el carbono utilizado se haya eliminado previamente del aire o se haya recuperado de emisiones industriales inevitables. Hasta ahora, sin embargo, hay poca experiencia de cómo los nuevos combustibles afectan la estabilidad a largo plazo de los sellos en los sistemas de combustible.  

Por primera vez probado comportamiento de sellado

En pruebas exhaustivas, el proveedor Freudenberg Sealing Technologies ha investigado por primera vez el comportamiento de los materiales de sellado que durante mucho tiempo han estado expuestos a OME ("éteres de oximetileno"), uno de los combustibles sintéticos más discutidos. Los combustibles de prueba consistieron en un diesel estándar mezclado con OME en concentraciones que van desde 10 a 30% fracción de volumen. Se realizaron experimentos adicionales con OME puro y como referencia con 100% de diesel fósil.

La expansión de volumen, así como el cambio en la resistencia mecánica de varios materiales de sellado, concretamente FKM con diferente contenido de flúor, FFKM, NBR y EPDM, se almacenaron en el medio de prueba para 168 a una temperatura de 125 ° C durante un período de tiempo. Con combinaciones de combustible individuales, se realizó una prueba de subcontratación durante un período de 1000 para estudiar los efectos a largo plazo. Cuanto más se hincha el material durante este tiempo, más disminuye la resistencia, lo que es particularmente notable en una caída en la elongación a la rotura.

Escudo protector para el material base.

¿Por qué el experto en la evaluación de este nuevo sistema de combustible es igual a un polímero relativamente caro, como el FKM? El Dr. Boris Traber, jefe de desarrollo de materiales globales de Freudenberg Sealing Technologies, explica la selección: "Los átomos de flúor son significativamente más grandes que los átomos de carbono, formando una especie de escudo protector para el material base de la junta. Además, los compuestos de flúor-carbono son altamente simétricos, neutralizando los centros de carga. El efecto que observamos es similar a una sartén antiadherente, donde el agua y la grasa se desprenden ". Aplicado a los combustibles, esto significa proteger no solo las fracciones no polares como los hidrocarburos sino también las fracciones polares como el agua y el éter. y por lo tanto solo causa una ligera hinchazón.

Los resultados sorprendieron incluso a los especialistas en materiales experimentados: Pure OME produjo casi todos los materiales de sellado probados en una expansión de volumen, que estaba muy por encima de los valores de hinchamiento habituales. Sorprendente fue la imagen que surgió en las mezclas de FKM. Uno hubiera esperado que al aumentar el contenido de flúor, la hinchazón del volumen disminuya. Pero ese no fue el caso, por lo que la expansión del volumen no es lineal con el contenido de flúor. Esta anomalía se debe a la correlación con el contenido de hidrógeno en el tipo FKM: un alto contenido de hidrógeno también conduce a altos valores de hinchamiento. Como resultado, el perfluorububber (FFKM), que también se probó, tenía valores muy buenos, pero esto es considerablemente más caro. En OME puro también se muestra una baja hinchazón de EPDM.

La calidad del combustible puede variar

La serie de pruebas también mostró que con un aditivo OME de hasta 30% de fracción de volumen de todos los materiales FKM probados tenía una hinchazón en un nivel significativamente más bajo. Al mismo tiempo, Traber ve un mensaje positivo: "Con los materiales disponibles en la actualidad, podríamos reemplazar de inmediato una cierta proporción de combustible diesel fósil con OME". Al mismo tiempo, el experto advierte: "Nuestra experiencia demuestra que, sobre todo fuera de Europa, la calidad real del combustible se debe a aditivos no controlados. puede variar mucho Por lo tanto, la selección de los materiales de sellado siempre debe hacerse en cooperación con especialistas ".

Durante más de una década, el especialista en sellos ha realizado una serie de pruebas para explorar cómo las composiciones de combustible fluctuantes afectan los materiales de los sellos. En nuestros propios laboratorios, el comportamiento de hinchamiento se investigó en los ésteres metílicos de la soja y los aceites vegetales hidrogenados. Además, los investigadores han desarrollado su propio concepto de banco de pruebas, con el cual la permeabilidad de los combustibles puede ser examinada por el material de sellado, que está continuamente expuesto a cierto combustible durante mucho tiempo. Al hacerlo, se observó el efecto de apertura de puertas que las pequeñas moléculas polares, como el metanol, tienen sobre los hidrocarburos impermeables: la permeabilidad cambia con el tiempo.

En general, los materiales FKM demostraron ser superiores en todas las series de pruebas, por lo que no solo el contenido de flúor, sino toda la estructura del material se decidió por la resistencia y la estanqueidad. Por lo tanto, Traber no ve ningún obstáculo fundamental para la introducción de combustibles regenerativos: "Si se diseñan adecuadamente, ya hay disponibles materiales adecuados en la actualidad".