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Die Hohlprobentechnik soll als Alternative zur Autoklavtechnik eingesetzt werden,
um Werkstoffe unter Druckwasserstoffeinfluss charakterisieren zu können. Daher
wird in dieser Arbeit die Hohlprobengeometrie unter LCF-Belastung mit Hilfe
der Finite-Elemente-Methode untersucht. Dabei wird besonders auf den Einfluss
des Innendrucks, der Belastung und der Temperatur eingegangen. Die Ergebnisse
werden mit der Vollprobengeometrie verglichen, um die Eignung der Hohlprobe als
Alternative zur Vollprobe zu untersuchen. Ohne Innendruck ist kein Unterschied
im Verformungsverhalten zwischen Voll- und Hohlprobe zu erkennen. Bei hohen
Innendrücken kann die Hohlprobe ihre Formstabilität verlieren. Daher können in
Experimenten nicht alle Kombinationen aus Temperatur und Innendruck untersucht
werden.
Im zweiten Teil der Arbeit wird die belastungsabhängige Wasserstoffdiffusion an einer
angerissenen Hohlprobe numerisch untersucht. Durch die Spannungsgradienten an der
Rissspitze wird die Wasserstoffkonzentration beeinflusst. Um einen Zusammenhang
zwischen der Plastizität und der Diffusion zu untersuchen, wird eine plastische und
eine Diffusionszone ausgewertet. Hier zeigt sich, dass die Diffusionszone hauptsächlich
von der Risslänge und weniger von der Belastung abhängt.
The separation of nitrogen and methane from hydrogen-rich mixtures is systematically investigated on a recently developed binder-free zeolite 5A. For this adsorbent, the present work provides a series of experimental data on adsorption isotherms and breakthrough curves of nitrogen and methane, as well as their mixtures in hydrogen. Isotherms were measured at temperatures of 283–313 K and pressures of up to 1.0 MPa. Breakthrough curves of CH4, N2, and CH4/N2 in H2 were obtained at temperatures of 300–305 K and pressures ranging from 0.1 to 6.05 MPa with different feed concentrations. An LDF-based model was developed to predict breakthrough curves using measured and calculated data as inputs. The number of parameters and the use of correlations were restricted to focus on the importance of measured values. For the given assumptions, the results show that the model predictions agree satisfactorily with the experiments under the different operating conditions applied.