Onderzoekers van de Universiteit van Manchester en TWI hebben manieren ontdekt om grafeen te gebruiken om de levensduur van leidingen in de olie- en gasindustrie te verlengen.

Gepubliceerd in Geavanceerde materiaalinterfaces , het team heeft een manier gevonden om grafeen op te nemen in een polymeervoering die wordt gebruikt in leidingen die ruwe olie en gas van de zeebodem transporteren.

De buizen zijn over het algemeen gemaakt van interne lagen van polymeer of composiet en uitwendig versterkingsstaal. Binnen deze leidingen vloeistoffen kunnen zich onder zeer hoge druk en verhoogde temperatuur bevinden.

In situaties waar kooldioxide (CO ₂ ), waterstofsulfide (H ₂ S) en water dringen door de beschermende barrièrelaag van de buis, het staal kan corroderen waardoor de buis na verloop van tijd aan sterkte verliest, met een risico op catastrofaal falen.

De onderzoekers ontdekten dat als het grafeen mechanisch werd gemengd met het plastic, of als een enkele laag grafeen werd aangebracht, gassen nog konden passeren.

Echter, door een dunne laag grafeen-nanoplaatjes te lamineren op polyamide 11 (PA11) - een plastic dat vaak in deze voeringen wordt gebruikt - kon het team structuren produceren die zich als uitzonderlijk goede barrières gedragen.

De meerlaagse laminaatstructuren werden getest bij 60 ^O C en bij drukken tot 400 keer de atmosferische druk, en bleken CO . te verminderen ₂ permeatie met meer dan 90% in vergelijking met alleen PA11, terwijl permeatie van H ₂ S kan worden teruggebracht tot niet-detecteerbare niveaus.

Grafeen is 's werelds eerste tweedimensionale materiaal, flexibel, transparant, meer geleidend dan koper, en het is bekend dat het de doorgang van helium blokkeert, het moeilijkst te blokkeren gas.

Corrosie kost de olie- en gasindustrie alleen al in de VS 1,4 miljard dollar. Deze technologie heeft het potentieel om de levensduur van de onderwaterleidingen te verlengen en daardoor de tijd tussen reparaties te verkorten.

Professor Peter Budd, die het Manchester-team leidde, zei:"Grafeen heeft veel verbazingwekkende eigenschappen, maar het is niet altijd eenvoudig om ze op grote schaal te realiseren. Ons werk is een belangrijke stap om grafeen uit het laboratorium en in de echte wereld te halen."

Dr. Paul Woollin, directeur onderzoek, TWEE, zei:"Dit onderzoek is een voorbeeld van hoe TWI effectief kan samenwerken met toonaangevende universiteiten via haar innovatienetwerk, en maak gebruik van onze geavanceerde testmogelijkheden en interne experts, om unieke en nieuwe oplossingen voor de meest uitdagende problemen van de industrie te identificeren.

Grafeenmembranen zoals deze hebben het potentieel om enorme nieuwe markten te openen en talloze industriële processen te revolutioneren, zoals voedselverpakkingen, waterfiltratie en gasscheiding.