Mit Graphen laminierte Rohre könnten die Korrosion in der Öl- und Gasindustrie reduzieren

Das in „Advanced Materials Interfaces“ veröffentlichte Team hat einen Weg gefunden, Graphen in eine Polymerauskleidung einzubauen, die in Rohren verwendet wird, die Rohöl und Gas vom Meeresboden transportieren.

Die Rohre bestehen im Allgemeinen aus inneren Schichten aus Polymer oder Verbundwerkstoff und äußeren Verstärkungsstahlschichten. In diesen Rohren können Flüssigkeiten unter sehr hohem Druck und erhöhter Temperatur stehen.

In Situationen, in denen Kohlendioxid (CO2), Schwefelwasserstoff (H2S) und Wasser durch die schützende Sperrschicht des Rohrs dringen, kann der Stahl korrodieren, wodurch das Rohr mit der Zeit an Festigkeit verliert, was zu einem katastrophalen Ausfall führen kann.

Die Forscher fanden heraus, dass Gase immer noch durchdringen konnten, wenn das Graphen mechanisch mit dem Kunststoff vermischt wurde oder wenn eine einzelne Schicht Graphen aufgetragen wurde.

Durch das Laminieren einer dünnen Schicht aus Graphen-Nanoplättchen auf Polyamid 11 (PA11) – einem häufig in diesen Auskleidungen verwendeten Kunststoff – konnte das Team jedoch Strukturen herstellen, die sich als außergewöhnlich gute Barrieren verhalten.

Die mehrschichtigen Laminatstrukturen wurden bei 60 °C und Drücken bis zum 400-fachen des Atmosphärendrucks getestet und zeigten, dass sie die CO2-Permeation im Vergleich zu PA11 allein um über 90 % reduzieren, während die H2S-Permeation auf nicht mehr nachweisbare Werte reduziert werden kann.

Graphen ist das weltweit erste zweidimensionale Material, flexibel, transparent, leitfähiger als Kupfer und blockiert bekanntermaßen den Durchgang von Helium, dem am schwersten zu blockierenden Gas.

Korrosion kostet die Öl- und Gasindustrie allein in den USA 1,4 Milliarden US-Dollar. Diese Technologie hat das Potenzial, die Lebensdauer der Unterwasserrohrleitungen zu verlängern und somit die Zeit zwischen Reparaturen zu verkürzen.

Professor Peter Budd, der das Manchester-Team leitete, sagte: „Graphen hat viele erstaunliche Eigenschaften, aber es ist nicht immer einfach, sie im großen Maßstab zu realisieren.“ Unsere Arbeit stellt einen wichtigen Schritt dar, Graphen aus dem Labor in die reale Welt zu bringen.“

Dr. Paul Woollin, Forschungsdirektor des TWI, sagte: „Diese Forschung ist ein Beispiel dafür, wie TWI über sein Innovationsnetzwerk effektiv mit weltweit führenden Universitäten zusammenarbeiten und auf unsere hochmodernen Testkapazitäten und internen Experten zurückgreifen kann, um einzigartige und einzigartige Ergebnisse zu identifizieren.“ neuartige Lösungen für die anspruchsvollsten Probleme der Branche.

Graphenmembranen wie diese haben das Potenzial, riesige neue Märkte zu erschließen und unzählige industrielle Prozesse wie Lebensmittelverpackung, Wasserfiltration und Gastrennung zu revolutionieren.

Advanced Materials ist einer der Forschungsleuchttürme der University of Manchester – Beispiele für bahnbrechende Entdeckungen, interdisziplinäre Zusammenarbeit und sektorübergreifende Partnerschaften, die einige der größten Fragen unseres Planeten angehen. #Forschungsbeacons