Electrochemical evaluation of diamine-based corrosion inhibitors for carbon steel in ethanol-gasoline blends

The transition toward sustainable energy systems requires the replacement of fossil fuels with renewable alternatives such as bioethanol. However, ethanol–gasoline blends pose significant corrosion challenges to metallic components due to their hygroscopic nature, oxygen solubility, and the formation of aqueous microphases. This work investigates the corrosion behaviour of carbon steel in E60 and E85 fuel blends and evaluates the effectiveness of diamine-based inhibitors—namely tetramethylenediamine (TMDA) and octamethylenediamine (OMDA)—as protective agents. Electrochemical techniques, including Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) and potentiodynamic polarization, were employed to assess short-term inhibition mechanisms, while long-term static immersion tests (up to three months) validated their durability. Results show that E60 is more aggressive than E85, mainly due to higher oxygen solubility and localized aqueous phase formation. Both inhibitors displayed high efficiency, achieving more than 95% protection at concentrations as low as 25–50 mg/L.. Additional contamination studies with acetic acid and chloride ions confirmed the robustness of TMDA, although chloride remained a critical limiting factor. Overall, this study demonstrates that diamines, and particularly TMDA, can provide reliable protection for steel in ethanol–gasoline blends, supporting the wider deployment of biofuels while ensuring material durability and safety in fuel infrastructures.

La transizione verso sistemi energetici sostenibili richiede la sostituzione dei combustibili fossili con alternative rinnovabili come il bioetanolo. Tuttavia, si nota che le miscele etanolo-benzina pongono notevoli problemi di corrosione ai componenti metallici a causa della loro natura igroscopica, della solubilità in ossigeno e della formazione di microfasi acquose. Questo lavoro studia il comportamento alla corrosione dell'acciaio al carbonio nelle miscele di carburante E60 ed E85 e valuta l'efficacia degli inibitori a base di diammina, in particolare tetrametilendiammina (TMDA) e ottametilendiammina (OMDA), come agenti protettivi. Tecniche elettrochimiche, tra cui la spettroscopia di impedenza elettrochimica (EIS) e la polarizzazione potenziodinamica, sono state impiegate per valutare i meccanismi di inibizione a breve termine, mentre test di immersione statica a lungo termine (fino a tre mesi) ne hanno convalidato la durabilità. I risultati mostrano che l'E60 è più aggressivo dell'E85, principalmente a causa della maggiore solubilità in ossigeno e della formazione localizzata di fasi acquose. Entrambi gli inibitori hanno mostrato un'elevata efficacia, raggiungendo una protezione superiore al 95% a concentrazioni fino a 25-50 mg/L. Ulteriori studi sulla contaminazione con acido acetico e ioni cloruro hanno confermato la robustezza del TMDA, sebbene il cloruro sia rimasto un fattore limitante critico. Nel complesso, questo studio dimostra che le diammine, e in particolare il TMDA, possono fornire una protezione affidabile per l'acciaio nelle miscele etanolo-benzina, supportando una più ampia diffusione dei biocarburanti e garantendo al contempo la durabilità e la sicurezza dei materiali nelle infrastrutture di rifornimento.