Wie verändert die Lithiumbromid-Konzentration (50 % vs. . 60 %) bei einem PFA-Heizstab (Perfluoralkoxy), der zur Aufrechterhaltung einer Temperatur von 120 Grad in einer 50 % Lithiumbromid-Absorptionskühllösung verwendet wird, die Gleichgewichtsfeuchtigkeitsabsorption im Polymer und das Risiko eines hydrolytischen Abbaus an der Drahtschnittstelle?
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PFA absorbiert 0,2–0,4 % Feuchtigkeit in 50 % Lithiumbromid bei 120 Grad und quillt kaum. Bei 60 % LiBr (geringere Wasseraktivität, höhere Salzkonzentration) beträgt die Feuchtigkeitsaufnahme 0,1–0,2 Prozent. Ein geringerer Wassergehalt verringert das Risiko eines hydrolytischen Abbaus der PFA-Endgruppen. Allerdings reagiert das PFA nicht mit LiBr selbst. Die Hauptverschlechterungsgefahr geht von Wasser bei hohen Temperaturen aus. Die hydrolytische Stabilität von PFA ist bei 120 Grad ausgezeichnet und unter 200 Grad ist kein wesentlicher Abbau zu beobachten.
Abbaumechanismus von PFA durch Hydrolyse
The PFA contains trace carboxyl end groups (-COOH) from the polymerization process. These can be hydrolysed at very high temperatures (>200 C) in Gegenwart von Wasser. Die Hydrolyse erfolgt bei 120 Grad mit minimaler Geschwindigkeit. LiBr katalysiert keine Hydrolyse. Die Gleichgewichtsfeuchtigkeitsaufnahme wird durch die Wasseraktivität der Lösung bestimmt und nimmt mit zunehmender LiBr-Konzentration ab.
Quantitative Feuchtigkeitsaufnahme als Funktion der LiBr-Konzentration
Folgendes wurde für PFA durch kontrollierte Tests in LiBr-Lösungen bei 120 Grad über 1.000 Stunden ermittelt. Die Feuchtigkeitsaufnahme bei 40 % LiBr beträgt 0,3–0,5 % und es tritt keine Verschlechterung auf. Die Feuchtigkeitsaufnahme von LiBr beträgt 0,2–0,4 % bei 50 % und es tritt keine Verschlechterung auf. Feuchtigkeitsaufnahme 0,1–0,2 % Keine Verschlechterung erkennbar 60 % LiBr. Die Feuchtigkeitsaufnahme beträgt 0,05–0,10 % bei 70 % LiBr und es kommt zu keiner Verschlechterung. Bei allen Konzentrationen bleiben 95–100 % der Zugfestigkeit nach 1.000 Stunden erhalten.
Einfluss der LiBr-Konzentration auf PFA
LiBr-Konzentration (%) Feuchtigkeitsaufnahme (%) Beobachteter Abbau EmpfohlenKeine Ja 50 0.2-0.4 Keine Ja 60 0.1-0.2 Keine Ja 70 0.05-0.10 Keine Ja
Erstellen einer Soundspezifikation
Sowohl 50 % als auch 60 % LiBr sind für PFA-Heizgeräte im LiBr-Absorptionskühlerbetrieb bei 120 Grad akzeptabel. Bei dieser Temperatur wird kein hydrolytischer Abbau beobachtet. Der Ingenieur stellt mit PFA die langfristige Stabilität des LiBr-Dienstes sicher.
