Application of Laser Beam Deflection Technique to Analysis of Stresses Generated during Hydrogen Diffusion through Pd Foil Electrode

본 연구는 Pd박막 전극에서 수소 확산시 발생되는 응력해석에 대한 레이저 빔 디플렉션 방법의 응용에 대해 기술하였다. 우선, 탄성에 의한 확산 (고스키 효과) 및 확산에 의한 탄성 현상에 대해 간략히 설명하였고, 주어진 초기 및 경계 조건하에서 Fick 방정식의 해와 Vegard 및 Hooke의 법칙으로부터 확산에 의한 탄성 현상의 모델을 이론적으로 유도하였다. 다음으로 레이저 빔 디플렉션 방법이 수소 확산으로 인해 발생되는 응력해석에 어떻게 사용될 수 있는지 실험 장치 및 시편에 대해 소개하였다 마지막으로, 수학적으로 계산된 디플렉션 시간 추이 곡선과 실험적으로 얻어진 곡선의 비교로부터, 시간에 따른 인장 디플렉션의 변화를 시간에 따른 전극 내부의 수소 농도 구배의 변화 및 수소 확산계수의 차이로 설명하였다.

The present work describes the capabilities of laser beam deflection (LBD) technique for the analysis of the stresses developed during hydrogen diffusion through Pd foil electrode. First, we explain briefly the elasto-diffusive (Gorsky effect) and diffusion-elastic phenomena. A model for the diffusion-elastic phenomenon is theoretically derived from the solution of the Fick's equation for given initial and boundary conditions, Vegard's second law and Hooke's law. Second, we introduce how to apply the principle of LBD technique to the study on the stresses generated during hydrogen diffusion. From the comparison of the deflection transients numerically calculated with those experimentally measured, we finally discuss the change in the tensile deflection with time in terms of hydrogen concentration profile transient and hydrogen diffusivity.