The authors Smith and Pantoya are grateful for partial support from DTRA under award HDTRA1-15-1-0029; and, ARO (and Dr. Ralph Anthenien) under award W911NF-14-1-0250 and equipment grant W911NF-14-10417. The authors J. Parkey and M. Kesmez are grateful for support from DTRA under award HDTRA1-15-P-0037. Thank you to Dr. Douglas Allen Dalton for helpful discussion.

REMARQUE: Six comburants différents ont été étudiés dans le but de caractériser la cinétique de I 4 O 9 par rapport à d&#39; autres oxydes d&#39; iode. Chaque oxydant est décrit ci-dessous. Le carburant utilisé pour tous les mélanges a été constante: Al poudre avec un diamètre de 80 nm moyenne des particules sphériques. Préparation du mélange est décrit ci-après la discussion de chaque comburant. 1. Préparation de l&#39;iode (V) Oxydes NOTE: Les mélanges Nano-aluminium / comburant sont très volatiles et peuvent présenter un comportement explosif. Ces mélanges sont sensibles à l&#39;allumage involontaire par des décharges électrostatiques, la friction, l&#39;impact, et d&#39;autres formes d&#39;inflammation accidentelle. Tout l&#39;équipement doit être mis à la terre pour diminuer la probabilité d&#39;allumage par étincelle accidentelle. Les quantités doivent être réduites au minimum et les équipements de protection doivent être utilisés lors de la manipulation de ces matériaux. Plus d&#39; informations sur les procédures de sécurité et de manipulation peut être trouvée dans Maienschein et al. 18 <ol><li> Préparation I commerciale 2 O 5 <ol><li> Écrasez 10 g de I 2 O 5 cristaux avec un mortier et un pilon jusqu&#39;à ce qu&#39;une poudre cohérente est créée. </li><li> Une fois que les cristaux se présentent sous forme de poudre, de répartir uniformément les 10 g de poudre dans un creuset en céramique adapté pour chauffer jusqu&#39;à 250 ° C. </li><li> Placez tout le creuset dans un four et de la chaleur à 250 ° C à 10 ° C / min et maintenir à 250 ° C pendant 5 min. </li></ol></li><li> Préparation de amorphe I 2 O 5 <ol><li> Placer 3 g du commerce I broyée et déshydratée 2 O 5 dans un récipient en verre équipé d&#39; un agitateur magnétique et ajouter 3 g d&#39;eau distillée. Pour assurer que l&#39;échantillon est complètement dissous, ajouter un rapport 1: 1 d&#39;eau commerciale I 2 O 5 et mélanger pendant 20 min. Dissolution de I 2 O 5 dans l&#39;eau forme une phase aqueuse de IO 3. 17 </li><li> Verser la solution IO 3 dans un beccateur qui est approprié pour le chauffage. Pour assurer suffisamment I amorphe 2 O 5 est produit, utiliser trois fois la masse de IO 3 solution à la masse nécessaire amorphe I 2 O 5. Par exemple, si un gramme de amorphe I 2 O 5 est nécessaire, utiliser 3 g de IO 3 solution. </li><li> Placer le bécher avec la solution dans un four et de la chaleur IO 3 à 20 ° C / min à 250 ° C et maintenir pendant 10 min. </li><li> Conserver l&#39;échantillon dans un récipient fermé pour limiter l&#39;exposition à l&#39;eau atmosphérique de l&#39;environnement. </li></ol></li><li> Préparation HIO cristalline 3 <ol><li> Répétez l&#39; étape 1.2.1 et le lieu IO 3 solution sur un agitateur magnétique dans un environnement à faible humidité ( en dessous de 50% HR) jusqu&#39;à ce que toute l&#39;eau en excès est évaporée. Lors de l&#39; évaporation, la phase aqueuse de IO - 3 va précipiter sous forme HIO 3 17. </li><li> Conserver l&#39;échantillon dans un récipient fermé pour limiter exposition à l&#39;eau atmosphérique de l&#39;environnement. </li><li> Pour assurer que tout excès d&#39;eau est évaporée, placer un échantillon dans un calorimètre différentiel à balayage (DSC) et chauffer à 250 ° C à 10 ° C / min. NOTE: La perte de poids à 110 ° C sera égale à 5% et il n&#39;y aura pas de perte de masse à 210 ° C si l&#39;échantillon est EIO 3 pur. Toute perte de masse supplémentaire est l&#39;excès d&#39;eau, ce qui signifie l&#39;échantillon a besoin de plus de temps pour faire évaporer. La perte de poids à 210 ° C signifie que le I 2 O 5 n&#39;a pas complètement dissous et plus d&#39; eau avec agitation est nécessaire pour dissoudre l&#39;échantillon. </li></ol></li></ol> 2. Mélange Préparation NOTE: Les mélanges sont préparés de deux façons différentes: l&#39;une utilisant un fluide porteur pour aider à entremêlement et un autre sans un fluide porteur, mais mélangé au lieu sec. Pour le traitement au moyen d&#39; un fluide porteur, les mélanges ont été préparés pour trois agents oxydants: I 4 O 9, nanofiltration I 2 O 5 commrcial I 2 O 5. <ol><li> Préparation des mélanges dans un fluide porteur <ol><li> Pour préparer les échantillons mélangés dans un fluide porteur, mélanger la poudre d&#39;Al 80 nm avec chaque agent oxydant pour un total de deux grammes d&#39;Al et de mélange d&#39;oxydant à un rapport d&#39;équivalence de 1,0 dans un bêcher. </li><li> Ajouter 60 ml d&#39;isopropanol dans le bécher et sonication la solution avec une baguette sonore réglé à une puissance de sortie de 4 watts programmés pendant 10 secondes sur et 10 sec off pour un total de 2 min. </li><li> Versez la solution dans un plat en verre et laisser la solution à évaporer sous une hotte à température ambiante avec une humidité relative de 20% pendant 24 heures, ce qui laissera des échantillons de poudre. NOTE: Avant de procéder à l&#39;étape 2.1.4, assure une lame de rasoir est relié à une masse électrique avec un fil conducteur pour éviter l&#39;inflammation accidentelle. </li><li> Reclaim la poudre avec une lame de rasoir à la terre et de trier l&#39;échantillon pour briser les agglomérats directement dans un récipient qui peut être scellé à Limit l&#39;exposition de l&#39;échantillon à l&#39;eau atmosphérique. </li></ol></li><li> Préparation des échantillons secs mélangés <ol><li> Tamiser et mélanger deux grammes d&#39;Al et de mélange d&#39;oxydant avec une spatule dans un récipient d&#39;échantillon à un combustible à l&#39;oxygène rapport d&#39;équivalence de 1,0. Sceller le récipient d&#39;échantillon pour limiter l&#39;exposition échantillon à l&#39;eau atmosphérique. </li><li> Tenir des échantillons sur une table de vibration pour 3 minutes pour aider entremêlement. Reportez-vous aux échantillons préparés de cette manière mixte sec. </li></ol></li></ol> 3. Analyse d&#39;équilibre thermique <ol><li> Préparation des échantillons pour l&#39; analyse de l&#39; équilibre thermique NOTE: Ces échantillons réagissent facilement avec l&#39;eau atmosphérique. L&#39; humidité relative doit être réduite en dessous de 30% et l&#39; exposition à l&#39;atmosphère devrait être limitée (c. -à- échantillon de magasin dans des contenants scellés et utiliser des couvercles sur les creusets DSC-TGA). <ol><li> creusets d&#39;alumine de chaleur (fournis avec le DSC-TGA diagnostic) à 1500 ° C et maintenir pendant 30 min pour éliminer toutrésidu sur les creusets dans le DSC-TGA. </li><li> Peser creusets avant que les échantillons sont placés dans le creuset. Cette mesure est nécessaire par le DSC-TGA. </li><li> Après que le creuset est pesé, ajouter 10 mg de chaque échantillon dans un creuset. </li><li> Placer l&#39;échantillon sur le creuset thermocouple dans le DSC-TGA avec un creuset vide dans le support de référence sur le thermocouple DSC. </li><li> Chauffer les échantillons à 10 ° C / min jusqu&#39;à 600 ° C dans une atmosphère d&#39;argon. </li></ol></li></ol> 4. Énergie Propagation <ol><li> Préparation des tubes à flamme <ol><li> Utiliser des tubes en quartz d&#39;un diamètre intérieur de 3 mm et une longueur de 7 cm pour contenir le mélange de poudres. </li><li> Mettez du ruban à une extrémité afin que la poudre ne peut pas échapper au tube. </li><li> Placez chaque tube de 7 cm avec une extrémité enregistrée sur une échelle et zéro de l&#39;échelle. Cela va permettre de mesurer seulement la masse de poudre. </li><li> Avec une spatule avec une petite extrémité, insérer les échantillons de poudre dans etube e. Pour chacun des mélanges, effectuer trois tubes remplis de chaque mélange pour test de reproductibilité. </li><li> À l&#39; aide d&#39; une tige qui a un diamètre inférieur à 3 mm, de compacter la poudre à l&#39; intérieur du tube pour les échantillons ayant une densité en vrac faible (Al + I 4 O 9 et Al + amorphe I 2 O 5) , jusqu&#39;à ce que le volume de l&#39;échantillon fait ne changera pas. Cette procédure est nécessaire pour maintenir la densité apparente cohérence entre plusieurs expériences. Cela peut nécessiter 200 mg du mélange en poudre. </li><li> Pour tous les autres mélanges, qui ont des densités plus élevées, ne pas compacter la poudre en utilisant une force externe. Gardez la densité apparente constante entre les échantillons avec des densités en vrac similaires. La quantité de poudre dans les tubes varie en fonction de la densité apparente de la poudre. Cela peut nécessiter jusqu&#39;à 500 mg du mélange en poudre. </li><li> Mesurer la masse du mélange de poudre dans chaque tube en utilisant l&#39;équilibre qui a été tarée pour chaque tube, ajouter de la masse jusqu&#39;à ce que la densité de la poudre est within 5% des autres échantillons dans chaque groupe. Assurez-vous que chaque tube est complètement rempli. </li></ol></li><li> Préparation de ignite à fil chaud <ol><li> Pour préparer le fil chaud, utilisez un nickel-chrome (ie, nichrome) fil coupé en sections de 10 cm de long. </li><li> Faire une forme &quot;v&quot; dans le milieu du fil et de placer le fil de sorte que la forme de «v» est à l&#39;intérieur du tube. </li><li> Collez cette extrémité du tube, de sorte que le fil est fixe et pas de poudre peut échapper au tube. </li></ol></li><li> Préparation de la caméra à haute vitesse <ol><li> Placer la caméra à haute vitesse en dehors de la chambre de combustion perpendiculairement à la direction de propagation de la flamme et mise au point sur le tube à travers un orifice d&#39;observation dans la chambre de combustion. NOTE: La fonction principale de la chambre de combustion est de protéger le personnel et l&#39;équipement de la matière réactive et doit être ventilé par une hotte. </li><li> Ajuster le placement et le cristallin de thCaméra électronique de sorte que la résolution la plus basse ( par exemple, le plus haut taux de trame) peut être utilisé. </li><li> Pour permettre la calibration à distance, placer une règle avec des incréments de mm et cm dans le champ de vision et de prendre une photo avec la caméra à haute vitesse avant l&#39;enregistrement des vitesses de flamme. </li><li> Comme le front de flamme est nettement plus brillante que la lumière ambiante et l&#39;appareil photo sur-saturer lorsqu&#39;il est exposé à la lumière générée par la réaction, réduire le temps d&#39;exposition dans les réglages de l&#39;appareil ou ajouter des filtres de densité neutre à la lentille de la caméra pour réduire la quantité de la lumière reçue par les capteurs de la caméra. Abaisser la quantité de lumière reçue par la caméra jusqu&#39;à ce que le front de propagation de la réaction peut être vu clairement. Ici, mettre en place des filtres à densité neutre permettant seulement 5% de la lumière de passer, et un temps d&#39;exposition de 1 microsecondes. </li><li> Fixer un générateur de tension aux extrémités du fil. La chambre de combustion doit avoir isolé conduit à travers la chambre qui permettront à la chambre d&#39;être scellé etpermettre un chauffage à distance du fil. </li><li> Après que la chambre est fermée, le réglage du générateur de tension de 10 volts et de commencer simultanément l&#39;enregistrement de la caméra. Lorsque la tension est appliquée, la réaction doit commencer presque immédiatement. </li><li> Export de la vidéo dans un logiciel qui permettra de suivre la position du front de flamme en fonction du temps dans chaque trame individuelle. </li><li> Exporter les informations de l&#39; étape distance et le temps dans une feuille de calcul et de tracer une ligne de tendance linéaire avec R 2 valeurs. Pour des réactions plus lentes, le temps est nécessaire pour la réaction de parvenir à un état d&#39;équilibre. La courbe avant l&#39;état d&#39;équilibre sera une courbe exponentielle croissante. Retirez les données qui ne sont pas en état d&#39; équilibre jusqu&#39;à ce que la valeur R 2 est supérieur à 0,95. La pente de la ligne est la vitesse de la flamme. </li></ol></li></ol>

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Tous les auteurs ont aucun intérêt financier concurrents ou d&#39;autres conflits d&#39;intérêts.

Le I 4 O 9 poudre étudiée ici a été synthétisé en utilisant une approche «sec» pour former I 4 O 9 en combinant l&#39; iode élémentaire et de l&#39; oxygène. Cet échantillon est appelé I 4 O 9. I 2 O 5 Nano-particules a également été synthétisé pour cette étude. Plus précisément, une portion de I 4 O 9 On a chauffé passé la température de dissociation de I 4 O 9 ( à savoir, 180 ° C) , mais inférieure à la température de dissociation de I 2 O 5 (400 ° C). Ce procédé conduit à des particules ayant un diamètre compris entre 200-400 nm. Cet échantillon est désigné sous le nom de nano I 2 O 5. Particule mesures de taille ont été obtenues par TEM qui nécessite l&#39;échantillon dans un vide. Cependant, I 4 O 9 dissocie en I 2 O 5 sous vide, de sorte que les dimensions de I 4 O 9 sont obtenues directement. Parce que le nano I 2 O &lt;diamètres sub&gt; 5 particules sont comprises entre 200-400 nm et synthétisé par chauffage de l&#39;échantillon I 4 O 9, il est supposé que je 4 O 9 a des diamètres similaires. Une approche plus commune pour la synthèse I 2 O 5 est par déshydratation thermique de l&#39; acide iodique pour former I 2 O 5 1,2,8 et matérielle faite en utilisant ce procédé est disponible dans le commerce. Le commercial I 2 O 5 est reçu sous forme de cristaux grossiers et peuvent avoir différentes concentrations d&#39;acides iodique selon entreposage et de manutention des conditions. Pour assurer que les échantillons sont pures I 2 O 5, les échantillons sont déshydratés avant utilisation , comme expliqué à l&#39; étape 2.1.1.3. Le diamètre des particules de cet échantillon se situent entre 1-5μm. Cet échantillon est désigné sous le nom commercial I 2 O 5. Le amorphe I 2 O 5 échantillon est fabriqué à partir de cette solution saturée IO 3<html> . Quand je 2 O 5 est mélangé avec de l&#39; eau, une solution de IO 3 est créé. Cela se fait à l&#39; étape 2.1.2 et ces étapes laissera une IO 3 saturée. L&#39;eau catalyse la formation de cristaux dans les acides iodique. I amorphe pour former 2 O 5 la température doit être supérieure à la température de déshydratation de HI 3 O 8 et chauffé à une vitesse qui ne permet pas une structure cristalline de forme, cela se fait à l&#39; étape 1.2. La concentration de IO 3 en solution permettra de déterminer la quantité de I amorphe 2 O 5 créé pendant la déshydratation. Ces échantillons devraient virer au rouge après déshydratation indiquant l&#39;échantillon est une forme amorphe de I 2 O 5. Cet échantillon est appelé I amorphe 2 O 5. En outre, l&#39; analyse XRD (non inclus) a été préformé et a confirmé la structure amorphe de la I 4 O 9 et je amorphe 2 O 5 échantillons. ent &quot;&gt; Une fois en solution, HIO 3 va libérer l&#39;excès d&#39; eau et créer une structure cristalline. Le temps nécessaire pour évaporer l&#39;excès d&#39; eau dépend de la taille du gobelet, d&#39; humidité relative, et la concentration de la solution IO - 3. Dans notre laboratoire à 20% HR mélange de la manière décrite ci-dessus, 3-5 jours ont été nécessaires pour faire évaporer l&#39;excès d&#39;eau à partir des échantillons. la solution se transforme en un cristal clair solide. Ce processus est illustré à l&#39;étape 2.1.3 et l&#39;échantillon appelé EIO 3 déshydrater. l&#39; acide iodique sera appelée EIO commerciale 3. Lorsqu&#39;il est exposé à la solution ou l&#39;eau atmosphérique, de l&#39;iode (V), l&#39;oxyde subit des réactions chimiques qui modifient la composition du produit final. Pour atténuer cette transformation, tous les six oxydes sont également mélangés avec Al sans solution. L&#39;analyse thermique par DSC-TGA a été calibré dans une atmosphère d&#39;argon en utilisant des échantillons avec des températures d&#39;apparition connues et les pertes de masse. Un tube à flamme unppareils connu comme un tube Bockmon 23 est utilisé pour mesurer la vitesse de la flamme. expériences de vitesse de la flamme est sensible à la densité apparente du mélange. Pantoya et al. A montré que pour termitas à base de nano-Al, l&#39; augmentation de la densité apparente peut supprimer le mécanisme Al de réaction et réduit le rôle du transport de l&#39; énergie convective retardant ainsi la vitesse de la flamme 24. Pour cette raison, les expériences réalisées pour différents mélanges sont généralement conçus pour maintenir une masse volumique apparente constante. Cependant, les propriétés physiques et chimiques des agents oxydants étudiés ici varient considérablement de telle sorte qu&#39;il n&#39;a pas été possible d&#39;obtenir la masse volumique apparente compatible avec l&#39;ensemble des six mélanges secs. De ce fait, plusieurs oxydes d&#39;iode avec différentes propriétés physiques et chimiques sont testés pour fournir une base de comparaison qui comprend les différences en% TMD, structure cristalline, et les états d&#39;hydratation. Après que la poudre a été placé à l&#39;intérieur des tubes et mesuré, fil chaud est utilisé pour allumer à distance le mélange. Une fois que les tubes de flamme sont préparés avec le mélange de poudre, les vitesses de flamme sont mesurées dans une chambre de combustion à l&#39;aide d&#39;une caméra à grande vitesse. Le taux de trame de la caméra peut être augmentée en réduisant la résolution. La réduction de la résolution pour augmenter le taux de trame va produire moins d&#39;erreurs que la résolution plus élevée à une vitesse de défilement plus lent. Ceci est la raison pour laquelle, à l&#39;étape 4.2.2, la plus basse résolution qui peut encore l&#39;image du tube à flamme entière est utilisée, cela va augmenter les images maximum par seconde, l&#39;appareil peut enregistrer sans perte d&#39;information. Pour notre chambre, une résolution de 256 x 86 a été utilisé, qui permettait à la caméra pour enregistrer à 300.000 fps. La quantification de la vitesse de flamme dans des mélanges hautement réactifs est intrinsèquement difficile en raison du grand nombre de variables qui peuvent influer sur la réactivité ( par exemple, homogénéité du mélange, la taille des particules, la densité, la direction de propagation, la vitesse de propagation, etc.). En utilisant un tube de quartz à l&#39;intérieur d&#39;une diameter inférieure à 4 mm , en combinaison avec une caméra à haute vitesse avec des filtres de densité neutre, la direction de propagation est contrôlé ( par exemple 1-D) et la quantité de lumière reçue par la caméra peuvent être réduits à un seuil minimal de telle sorte que le bord d&#39;attaque de la lumière émise par la réaction peut être vu et mesuré clairement. Cette mesure suppose que la progression de ce niveau faible luminosité est au même rythme que le front de réaction. Pour cette raison, les photodiodes peuvent ne pas être aussi précis pour le suivi de la propagation de la réaction parce que l&#39;intensité lumineuse élevée d&#39;émission peut causer la lumière de voyager et de saturer les capteurs plus rapide que la réaction. En outre, les premiers 1-2 cm de longueur de tube est considéré comme une zone d&#39;entrée ou d&#39;une région de propagation instable ou d&#39;accélération. Les mesures linéaires de la distance en fonction du temps doivent être prises au-delà de cette région d&#39;entrée pour déterminer la vitesse de la flamme de l&#39;état d&#39;équilibre. Le DSC / TGA est une analyse de l&#39;équilibre thermique shows cinétique de la réaction détaillées qui ne peuvent être observées dans des matériaux hautement réactifs ( par exemple, ne peuvent pas être observées dans des conditions d&#39;équilibre non thermique). La combinaison des vitesses d&#39;analyse et de flamme DSC / TGA donne des informations spécifiques sur les différences dans la cinétique de réaction qui peuvent avoir des incidences sur les différences dans les résultats de la vitesse de la flamme. De ce fait, la combinaison de ces deux méthodes de mesure est un outil puissant pour la compréhension et le contrôle des matières hautement réactives.

Il existe de nombreux composés d&#39;oxyde d&#39;iode (par exemple, HIO 3, HI 3 O 8, I 2 O 5 I 4 O 9) , mais le plus souvent étudiée pour la réaction avec l&#39; aluminium (Al) est le pentoxyde diiodure, I 2 O 5 1 - 16. Il y a des raisons pour favoriser I 2 O 5 pour la combustion avec Al: (1) I 2 O 5 a un état d&#39;oxydation de cinq ans qui en fait un comburant puissant pour les applications de combustion; (2) I 2 O 5 est semi-stable, en fonction des conditions atmosphériques, et facilement manipulé sous forme de poudre; et (3) I 2 O 5 est relativement facile à produire et facilement disponibles. D&#39; autres formes d&#39;oxyde d&#39;iode qui ont été étudiés sont HIO 3, HI 3 O 8 et I 4 O 9. Lorsqu&#39;il est chauffé à des températures basses ( par exemple, 180 ° C), I 4 O 9 , larmally I se décompose en 2 O 5 , 6 , comme indiqué dans l&#39; équation (1) et la réaction de décomposition est exothermique. (1) 5I 4 O 9 → 9I 2 O 5 + I 2 Si je 4 O 9 pourrait être utilisé à la place de I 2 O 5, l&#39;énergie totale libérée de la réaction pourrait augmenter en raison de la décomposition exothermique de I 4 O 9 à des températures inférieures aux températures d&#39;inflammation et de réaction Al ( par exemple, &lt;660 ° C ) et inférieure à la température de dissociation de I 2 O 5 (soit environ 350 ° C). Aussi, je 4 O 9 génère 8 poids.% Plus I 2 gaz par rapport à I 2 O 5 qui pourrait être utilisé pour neutraliser les agents biologiques. Cependant, je 4 O 9 a un poids moléculaire plus élevé par rapport à I 2 O 5 et on ne sait pas si plus d&#39; énergie estpublié par masse ou par volume lors de l&#39; utilisation I 4 O 9 par rapport à I 2 O 5. Utilisation I 4 O 9 pourrait fournir un moyen de transporter de grandes quantités d&#39;iode solides et sur l&#39; allumage, libérer l&#39; iode gazeux. Mais, I 4 O 9 poudre est généralement instable. En fait, Wikjord et al. , 6 a montré que plus de temps très courts I 4 O 9 décomposé en I 2 O 5 , même avec une exposition limitée à l&#39;atmosphère. Cette instabilité limite l&#39;utilité de I 4 O 9 en tant qu&#39;oxydant dans des applications de combustion. Acides iodique, tels que EIO 3 et HI 3 O 8, forme quand je 2 O 5 est exposé à l&#39; eau , soit de l&#39;humidité relative (HR) de l&#39;atmosphère ou de l&#39; immersion dans un fluide 1,3. Pour les applications de combustion, I 2 O 5 est généralement préféré au cours des acides iodique hydratés parce evaporatisur de l&#39;eau lors de la combustion absorbe de l&#39;énergie et réduit la chaleur globale produite. En dépit de la nature endothermique de ce changement de phase, Smith et al. 3 a montré une évaporation rapide de l&#39; eau lors de la combustion d&#39;Al avec I 2 O 5 , comprenant en partie des acides iodique produite génération de gaz important qui augmente le transport d&#39;énergie de convection et produit des vitesses de flamme supérieures à Al + I 2 O 5 seuls. Plus précisément, les mélanges avec des concentrations plus élevées d&#39;acides iodique avaient jusqu&#39;à des vitesses de flamme 300% plus élevés que les mélanges avec des concentrations plus faibles d&#39;acides iodique. 3 Le taux d&#39;absorption de l&#39;eau dans l&#39;atmosphère est liée à l&#39;humidité. Il existe un seuil RH où l&#39; absorption commence et dépend de l&#39;état d&#39;hydratation 2. Little et al. A montré un seuil RH de 70% pour EIO 3 et un seuil RH de 40% pour HI 3 O 8 2. A partir de cela, on suppose que le seuil RHaugmente avec l&#39;augmentation des états d&#39;hydratation. En raison de ses propriétés déliquescents, la plupart des études qui utilisent I 2 O 5 comme comburant utilisent réellement I 2 O 5 avec des concentrations importantes d&#39;acide iodique 2,5,7,17. Cependant, les concentrations initiales des échantillons peuvent être commandés par chauffage des échantillons au-dessus de 210 ° C jusqu&#39;à ce que toutes les espèces hydratées ont déshydraté. Ceci fait suite au mécanisme d&#39;hydratation et de déshydratation de I 2 O 5 représenté sur la Selte et al. , 1 dans l&#39; équation (2). (2a) Hydratation: 3I 2 O 5 + 3H 2 O → 2HI 3 O 8 + 2H 2 O → 6HIO 3 (2b) Déshydratation: 6HIO 3 → 2HI 3 O 8 + 2H 2 O → 3I 2 O 5 + 3H 2 O La première étape de déshydratation se produit à 110 ° C lorsque HIO 3 dehydrates dans HI 3 O 8. La deuxième étape de déshydratation se produit à 210 ° C lorsque HI 3 O 8 dans déshydrate I 2 O 5. Étant donné que la concentration initiale disponible dans le commerce I 2 O 5 se compose principalement d&#39;acides iodique, les caractéristiques d&#39;absorption du pur I 2 O 5 n&#39;a pas été étudiée en profondeur. On suppose que le seuil d&#39; absorption et les taux RH dépendent des propriétés physiques ( par exemple, la taille des particules, la structure cristalline) ainsi que l&#39; état d&#39;hydratation initiale et que l&#39;oxyde d&#39; iode qui est amorphe peut avoir un seuil inférieur RH et l&#39; augmentation des taux d&#39;hydratation. Isoler les oxydes d&#39;iode de l&#39;eau atmosphérique est nécessaire pour contrôler l&#39;état initial de composés d&#39;oxyde d&#39;iode. Un procédé d&#39;isolement de I 2 O 5 provenant de l&#39;atmosphère bloque l&#39; absorption d&#39;eau des revêtements. Par exemple, Little et al. A été en mesure de réduire le taux d&#39;absorption et de la quantité totale de hydrated oxydes d&#39;iode par des échantillons de revêtement par pulvérisation avec Au / Pd 2. Feng et al. , 8 passiver la surface de I 2 O 5 particules ayant un rapport Fe 2 O 3 , revêtement qui empêche l&#39; absorption d&#39;eau sur de longues durées d&#39;exposition à l&#39; atmosphère ambiante. Une approche similaire pourrait être appliquée pour aider à stabiliser I 4 O 9. Une autre façon d&#39;améliorer la stabilité de la I 4 O 9 peuvent être de nouvelles approches pour la synthèse. Si le matériau peut être synthétisé d&#39;une manière qui empêche l&#39;introduction d&#39;espèces hydratées, l&#39;effet topochimique catalysant l&#39;absorption d&#39;eau peut être inhibée stabilisant ainsi l&#39;oxydant. Le I 4 O 9 examiné ici a été synthétisé en utilisant un procédé «sec» qui ne présente pas les espèces hydratées et permet l&#39; analyse d&#39;une forme plus stable de I 4 O 9 poudre. Notre objectif est d&#39;analyser la cinétique associat fondamentaleed avec I 4 O 9 décomposition et réaction avec Al, ainsi que le comportement de propagation d&#39;énergie de base de la réaction d&#39; Al + I 4 O 9. la cinétique de réaction sont analysés en utilisant le diagnostic d&#39;équilibre thermique, y compris la calorimétrie différentielle à balayage et une analyse gravimétrique thermique (DSC-ATG). propagation d&#39;énergie est analysé en utilisant l&#39;imagerie à grande vitesse de propagation de la réaction à travers un mélange de poudre lors de l&#39;allumage dans un tube transparent. Développement de méthodes de synthèse pour produire I 4 O 9 et méthodes pour stabiliser I 4 O 9 ai été lente par rapport à d&#39; autres formes d&#39;oxyde d&#39;iode. Un but de cette étude est de montrer que l&#39;énergie et le gaz libérés de réactions impliquant I 4 O 9 sont supérieurs à des réactions impliquant d&#39; autres oxydes d&#39; iode. De cette façon, les recherches futures sur la synthèse et la caractérisation de I 4 O 9 peut être avantageux pour de nombreuses applications.

<table><tbody><tr><td>Iodine pentoxide (Commercial I&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O&lt;sub&gt;5&lt;/sub&gt;)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>229709</td><td>Commercial I&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O&lt;sub&gt;5&lt;/sub&gt;</td></tr><tr><td>Iodic Acid (Commercial HIO&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;)</td><td>Alfa Aesar</td><td>A11925</td><td>Comercial HIO&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;</td></tr><tr><td>Tetraiodine nonoxide (I&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;O&lt;sub&gt;9&lt;/sub&gt;)</td><td>Lynntech Inc</td><td></td><td>synthesized using a dry process</td></tr><tr><td>Water</td><td></td><td></td><td>Local distilled water run through micron filter</td></tr><tr><td>80 nm Aluminum</td><td>NovaCentrix</td><td>AL-80-P</td><td>Nano Aluminum</td></tr><tr><td>Differential Scanning Calorimeter with Thermal Gravimetric Analyzer (DSC-TGA)</td><td>Netzsch</td><td>STA-449</td><td>Equilibrium analysis of heat flow and mass loss</td></tr><tr><td>Sonic Wand</td><td>Misonix</td><td>Sonicator 3000</td><td>Provides ultrasonic waves to aid intermixing of reactant powders</td></tr><tr><td>Phantom High Speed Camera</td><td>Vision Research</td><td>Phantom 2512</td><td>High speed camera for visualzing flame front</td></tr><tr><td>Mass Balance</td><td>Ohaus</td><td>Ohaus Explorer</td><td>Weigh powders with a 0.1 mg resolution up to a 110 g capacity</td></tr></tbody></table>

reaction kinetics and combustion dynamics of i4o9 and aluminum mixtures

Tetraiodine non - oxyde (I 4 O 9) a été synthétisé en utilisant une approche sèche qui combine l&#39; oxygène élémentaire et de l&#39; iode , sans l&#39;introduction d&#39;espèces hydratées. L&#39;approche de synthèse inhibe l&#39;effet topochimique promouvoir une hydratation rapide lorsqu&#39;il est exposé à l&#39;humidité relative de l&#39;air ambiant. Ce matériau stable, amorphe, les nano-particules a été analysé par calorimétrie différentielle à balayage (DSC) et par analyse thermogravimétrique (TGA) et montre une libération d&#39;énergie exothermique à basse température ( par exemple 180 ° C) pour la transformation de I 4 O 9 dans I 2 O 5. Ce dégagement supplémentaire d&#39;énergie exothermique contribue à une augmentation de la réactivité globale de I 4 O 9 lorsqu&#39;elle est sèche mélangée avec des nano-aluminium (Al) en poudre, ce qui entraîne un minimum d&#39;augmentation de 150% de la vitesse de la flamme par rapport à Al + I 2 O 5. Cette étude montre que comme comburant, I 4 O 9 a pluspotentiel réactif que d&#39; autres formes d&#39; iode (V) de l&#39; oxyde de lorsqu&#39;il est combiné avec Al, surtout si je 4 O 9 peut être passivé pour inhiber l&#39; absorption de l&#39; eau de son environnement.

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Reaction Kinetics and Combustion Dynamics of I4O9 and Aluminum Mixtures

Un protocole pour la mesure des vitesses de flamme d&#39;un mélange réactif composé de tetraiodine non - oxyde (I 4 O 9) et l&#39; aluminium (Al) est présenté. Procédé de résolution cinétique de la réaction en utilisant la calorimétrie différentielle à balayage (DSC) est également présenté. On a constaté que I 4 O 9 est de 150% plus réactif que l&#39; iode autres oxydes (V).

Cinétique de réaction et Combustion Dynamics I<sub&gt; 4</sub&gt; O<sub&gt; 9</sub&gt; Et aluminium mélanges

Tetraiodine nonoxide (I4O9) has been synthesized using a dry approach that combines elemental oxygen and iodine without the introduction of hydrated ...

reaction-kinetics-combustion-dynamics-i4o9-aluminum

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Reaction Kinetics and Combustion Dynamics of I4O9 and Aluminum Mixtures

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10.8K vues.  Texas Tech University.  Un protocole pour la mesure des vitesses de flamme d'un mélange réactif composé de tetraiodine non - oxyde (I 4 O 9) et l' aluminium (Al) est présenté. Procédé de résolution cinétique de la réaction en utilisant la calorimétrie différentielle à balayage (DSC) est également présenté. On a constaté que I 4 O 9 est de 150% plus réactif que l' iode autres oxydes (V). 

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Measurement and Analysis of Atomic Hydrogen and Diatomic Molecular AlO, C2, CN, and TiO Spectra Following Laser-induced Optical Breakdown

In this work, we present time-resolved measurements of atomic and diatomic spectra following laser-induced optical breakdown. A typical LIBS arrangement is used. Here we operate a Nd:YAG laser at a frequency of 10 Hz at the fundamental wavelength of 1,064 nm. The 14 nsec pulses with anenergy of 190 mJ/pulse are focused to a 50 &#181;m spot size to generate a plasma from optical breakdown or laser ablation in air. The microplasma is imaged onto the entrance slit of a 0.6 m spectrometer, and spectra are recorded using an 1,800 grooves/mm grating an intensified linear diode array and optical multichannel analyzer (OMA) or an ICCD. Of interest are Stark-broadened atomic lines of the hydrogen Balmer series to infer electron density. We also elaborate on temperature measurements from diatomic emission spectra of aluminum monoxide (AlO), carbon (C2), cyanogen (CN), and titanium monoxide (TiO).
The experimental procedures include wavelength and sensitivity calibrations. Analysis of the recorded molecular spectra is accomplished by the fitting of data with tabulated line strengths. Furthermore, Monte-Carlo type simulations are performed to estimate the error margins. Time-resolved measurements are essential for the transient plasma commonly encountered in LIBS.

Measurement and Analysis of Atomic Hydrogen and Diatomic Molecular AlO, C2, CN, and TiO Spectra Following Laser-induced Optical Breakdown

Time-resolved atomic and diatomic molecular species are measured using LIBS. The spectra are collected at various time delays following the generation of optical breakdown plasma with Nd:YAG laser radiation&#160;and are analyzed to infer electron density and temperature.

Mesure et analyse de l&#39;hydrogène atomique et moléculaire diatomique AlO, C<sub&gt; 2</sub&gt;, CN, et TiO Spectra après une rupture optique induite par laser

In this work, we present time-resolved measurements of atomic and diatomic spectra following laser-induced optical breakdown. A typical LIBS arrangement ...

Recherche

Ingénierie

Flame Experiments at the Advanced Light Source: New Insights into Soot Formation Processes

The following experimental protocols and the accompanying video are concerned with the flame experiments that are performed at the Chemical Dynamics Beamline of the Advanced Light Source (ALS) of the Lawrence Berkeley National Laboratory1-4. This video demonstrates how the complex chemical structures of laboratory-based model flames are analyzed using flame-sampling mass spectrometry with tunable synchrotron-generated vacuum-ultraviolet (VUV) radiation. This experimental approach combines isomer-resolving capabilities with high sensitivity and a large dynamic range5,6. The first part of the video describes experiments involving burner-stabilized, reduced-pressure (20-80 mbar) laminar premixed flames. A small hydrocarbon fuel was used for the selected flame to demonstrate the general experimental approach. It is shown how species&#8217; profiles are acquired as a function of distance from the burner surface and how the tunability of the VUV photon energy is used advantageously to identify many combustion intermediates based on their ionization energies. For example, this technique has been used to study gas-phase aspects of the soot-formation processes, and the video shows how the resonance-stabilized radicals, such as C3H3, C3H5, and i-C4H5, are identified as important intermediates7. The work has been focused on soot formation processes, and, from the chemical point of view, this process is very intriguing because chemical structures containing millions of carbon atoms are assembled from a fuel molecule possessing only a few carbon atoms in just milliseconds. The second part of the video highlights a new experiment, in which an opposed-flow diffusion flame and synchrotron-based aerosol mass spectrometry are used to study the chemical composition of the combustion-generated soot particles4. The experimental results indicate that the widely accepted H-abstraction-C2H2-addition (HACA) mechanism is not the sole molecular growth process responsible for the formation of the observed large polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs).

Gas sampling from laboratory-scale flames with online analysis of all species by mass spectrometry is a powerful method to investigate the complex mixture of chemical compounds occurring during combustion processes. Coupled with tunable soft ionization via synchrotron-generated vacuum-ultraviolet radiation, this technique provides isomer-resolved information and potentially fragment-free mass spectra.

Les expériences de la flamme à l&#39;Advanced Light Source: nouvelles perspectives sur les processus d&#39;établissement de la suie

The following experimental protocols and the accompanying video are concerned with the flame experiments that are performed at the Chemical Dynamics ...

Preparation and Reactivity of Gasless Nanostructured Energetic Materials

High-Energy Ball Milling (HEBM) is a ball milling process where a powder mixture placed in the ball mill is subjected to high-energy collisions from the balls. Among other applications, it is a versatile technique that allows for effective preparation of gasless reactive nanostructured materials with high energy density per volume (Ni+Al, Ta+C, Ti+C). The structural transformations of reactive media, which take place during HEBM, define the reaction mechanism in the produced energetic&#160;composites. Varying the processing conditions permits fine tuning of the milling-induced microstructures of the fabricated composite particles. In turn, the reactivity, i.e., self-ignition temperature, ignition delay time, as well as reaction kinetics, of high energy density materials depends on its microstructure. Analysis of the milling-induced microstructures suggests that the formation of fresh oxygen-free intimate high surface area contacts between the reagents is responsible for the enhancement of their reactivity. This manifests itself in a reduction of ignition temperature and delay time, an increased rate of chemical reaction, and an overall decrease of the effective activation energy of the reaction. The protocol provides a detailed description for the preparation of reactive nanocomposites with tailored microstructure using short-term HEBM method. It also describes a high-speed thermal imaging technique to determine the ignition/combustion characteristics of the energetic materials. The protocol can be adapted to preparation and characterization of a variety of nanostructured energetic composites.

This protocol describes the preparation of gasless nanostructured energetic materials (Ni+Al, Ta+C, Ti+C) using the short-term high-energy ball milling (HEBM) technique. It also describes a high-speed thermal imaging method to study the reactivity of mechanically fabricated nanocomposites. These protocols can be extended to other reactive nanostructured energetic materials.

Préparation et réactivité des matériaux nanostructurés énergétiques sans gaz

High-Energy Ball Milling (HEBM) is a ball milling process where a powder mixture placed in the ball mill is subjected to high-energy collisions from the ...

Research and Development of High-performance Explosives

Developmental testing of high explosives for military applications involves small-scale formulation, safety testing, and finally detonation performance tests to verify theoretical calculations. For newly developed formulations, the process begins with small-scale mixes, thermal testing, and impact and friction sensitivity. Only then do subsequent larger scale formulations proceed to detonation testing, which will be covered in this paper. Recent advances in characterization techniques have led to unparalleled precision in the characterization of early-time evolution of detonations. The new technique of Photonic Doppler Velocimetry (PDV) for the measurement of detonation pressure will be shared and compared with traditional fiber-optic detonation velocity and plate-dent calculation of detonation pressure. In particular, the role of aluminum in explosive formulations will be discussed. Recent developments led to the development of explosive formulations that result in reaction of aluminum very early in the detonation product expansion. This enhanced reaction leads to changes in the detonation velocity and pressure due to reaction of the aluminum with oxygen in the expanding gas products.

Developmental testing of high explosives for military applications involves small-scale formulation, safety testing, and finally detonation performance tests to verify theoretical calculations. This paper will share typical development tests associated with the measurement of detonation velocity and detonation pressure.

La recherche et le développement des explosifs à haute performance

Developmental testing of high explosives for military applications involves small-scale formulation, safety testing, and finally detonation performance ...

Combustion Characterization and Model Fuel Development for Micro-tubular Flame-assisted Fuel Cells

Combustion based power generation has been accomplished for many years through a number of heat engine systems. Recently, a move towards small scale power generation and micro combustion as well as development in fuel cell research has created new means of power generation that combine solid oxide fuel cells with open flames and combustion exhaust. Instead of relying upon the heat of combustion, these solid oxide fuel cell systems rely on reforming of the fuel via combustion to generate syngas for electrochemical power generation. Procedures were developed to assess the combustion by-products under a wide range of conditions. While theoretical and computational procedures have been developed for assessing fuel-rich combustion exhaust in these applications, experimental techniques have also emerged. The experimental procedures often rely upon a gas chromatograph or mass spectrometer analysis of the flame and exhaust to assess the combustion process as a fuel reformer and means of heat generation. The experimental techniques developed in these areas have been applied anew for the development of the micro-tubular flame-assisted fuel cell. The protocol discussed in this work builds on past techniques to specify a procedure for characterizing fuel-rich combustion exhaust and developing a model fuel-rich combustion exhaust for use in flame-assisted fuel cell testing. The development of the procedure and its applications and limitations are discussed.

A protocol for creating a model fuel-rich combustion exhaust is developed through combustion characterization and is applied for micro-tubular flame-assisted fuel cell testing and research.

Combustion Caractérisation et élaboration d&#39;un modèle de carburant pour les micro-piles à combustible tubulaires assistée Flame-

Combustion based power generation has been accomplished for many years through a number of heat engine systems. Recently, a move towards small scale power ...

Facile Preparation of Ultrafine Aluminum Hydroxide Particles with or without Mesoporous MCM-41 in Ambient Environments

An aqueous suspension of nanogibbsite was synthesized via the titration of aluminum aqua acid [Al(H2O)6]3+ with L-arginine to pH 4.6. Since the hydrolysis of aqueous aluminum salts is known to produce a wide array of products with a wide range of size distributions, a variety of state-of-the-art instruments (i.e., 27Al/1H NMR, FTIR, ICP-OES, TEM-EDX, XPS, XRD, and BET) were used to characterize the synthesis products and identification of byproducts. The product, which was comprised of nanoparticles (10-30 nm), was isolated using gel permeation chromatography (GPC) column technique. Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and powder X-ray diffraction (PXRD) identified the purified material as the gibbsite polymorph of aluminum hydroxide. The addition of inorganic salts (e.g., NaCl) induced electrostatic destabilization of the suspension, thereby agglomerating the nanoparticles to yield Al(OH)3 precipitate with large particle sizes. By utilizing the novel synthetic method described here, Al(OH)3 was partially loaded inside the highly ordered mesoporous framework of MCM-41, with average pore dimensions of 2.7 nm, producing an aluminosilicate material with both octahedral and tetrahedral Al (Oh/Td = 1.4). The total Al content, measured using energy-dispersive X-ray spectrometry (EDX), was 11% w/w with a Si/Al molar ratio of 2.9. A comparison of bulk EDX with surface X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) elemental analysis provided insight into the distribution of Al within the aluminosilicate material. Furthermore, a higher ratio of Si/Al was observed on the external surface (3.6) as compared to the bulk (2.9). Approximations of O/Al ratios suggest a higher concentration of Al(O)3 and Al(O)4 groups near the core and external surface, respectively. The newly developed synthesis of Al-MCM-41 yields a relatively high Al content while maintaining the integrity of the ordered silica framework and can be used for applications where hydrated or anhydrous Al2O3 nanoparticles are advantageous.

An ultrafine aluminum hydroxide nanoparticle suspension was prepared via the controlled titration of [Al(H2O)]3+ with L-arginine to pH 4.6 with and without cage-effect confinement within mesoporous channels of MCM-41.

Préparation Facile de particules d&#39;hydroxyde d&#39;aluminium ultrafin avec ou sans MCM-41 mésoporeux dans des environnements ambiants

An aqueous suspension of nanogibbsite was synthesized via the titration of aluminum aqua acid [Al(H2O)6]3+ with L-arginine to pH 4.6. Since the hydrolysis ...

Chimie

Nanothermite with Meringue-like Morphology: From Loose Powder to Ultra-porous Objects

The goal of the protocol described in this article is to prepare aluminothermic compositions (nanothermites) in the form of porous, monolithic objects. Nanothermites are combustible materials made up of inorganic fuel and an oxidizer. In nanothermite foams, aluminum is the fuel and aluminum phosphate and tungsten trioxide are the oxidizing moieties. The highest flame propagation velocities (FPVs) in nanothermites are observed in loose powders and FPVs are strongly decreased by pelletizing nanothermite powders. From a physical standpoint, nanothermite loose powders are metastable systems. Their properties can be altered by unintentional compaction induced by shocks or vibrations or by the segregation of particles over time by settling phenomena, which originates from the density differences of their components. Moving from a powder to an object is the challenge that must be overcome to integrate nanothermites in pyrotechnic systems. Nanothermite objects must have both a high open porosity and good mechanical strength. Nanothermite foams meet both of these criteria, and they are prepared by dispersing a nano-sized aluminothermic mixture (Al/WO3) in orthophosphoric acid. The reaction of aluminum with the acid solution gives the AlPO4 &#34;cement&#34; in which Al and WO3 nanoparticles are embedded. In nanothermite foams, aluminum phosphate plays the dual role of binder and oxidizer. This method can be used with tungsten trioxide, which is not altered by the preparation process. It could probably be extended to some oxides, which are commonly used for the preparation of high performance nanothermites. The WO3-based nanothermite foams described in this article are particularly insensitive to impact and friction, which makes them far safer to handle than loose Al/WO3 powder. The fast combustion of these materials has interesting applications in pyrotechnic igniters. Their use in detonators as primers would require the incorporation of a secondary explosive in their composition.

This manuscript describes the synthesis of combustible aluminophosphate matrices by the reaction of orthophosphoric acid (H3PO4) with aluminum nanopowder. When this reaction is carried out with excess aluminum in the presence of tungsten trioxide nanopowder, it leads to a solid, porous nanothermite foam.

Nanothermite avec Meringue morphologie : de la poudre libre aux objets ultra poreux

The goal of the protocol described in this article is to prepare aluminothermic compositions (nanothermites) in the form of porous, monolithic objects. ...

Combustion Chemistry of Fuels: Quantitative Speciation Data Obtained from an Atmospheric High-temperature Flow Reactor with Coupled Molecular-beam Mass Spectrometer

This manuscript describes a high-temperature flow reactor experiment coupled to the powerful molecular beam mass spectrometry (MBMS) technique. This flexible tool offers a detailed observation of chemical gas-phase kinetics in reacting flows under well-controlled conditions. The vast range of operating conditions available in a laminar flow reactor enables access to extraordinary combustion applications that are typically not achievable by flame experiments. These include rich conditions at high temperatures relevant for gasification processes, the peroxy chemistry governing the low temperature oxidation regime or investigations of complex technical fuels. The presented setup allows measurements of quantitative speciation data for reaction model validation of combustion, gasification and pyrolysis processes, while enabling a systematic general understanding of the reaction chemistry. Validation of kinetic reaction models is generally performed by investigating combustion processes of pure compounds. The flow reactor has been enhanced to be suitable for technical fuels (e.g. multi-component mixtures like Jet A-1) to allow for phenomenological analysis of occurring combustion intermediates like soot precursors or pollutants. The controlled and comparable boundary conditions provided by the experimental design allow for predictions of pollutant formation tendencies. Cold reactants are fed premixed into the reactor that are highly diluted (in around 99 vol% in Ar) in order to suppress self-sustaining combustion reactions. The laminar flowing reactant mixture passes through a known temperature field, while the gas composition is determined at the reactors exhaust as a function of the oven temperature. The flow reactor is operated at atmospheric pressures with temperatures up to 1,800 K. The measurements themselves are performed by decreasing the temperature monotonically at a rate of -200 K/h. With the sensitive MBMS technique, detailed speciation data is acquired and quantified for almost all chemical species in the reactive process, including radical species.

An investigation of the oxidative combustion chemistry of novel biofuels, fuel components, or jet fuels by comparison of quantitative speciation data is presented. The data can be used for kinetic model validation and enables fuel assessment strategies.This manuscript describes the atmospheric high-temperature flow reactor and demonstrates its capabilities.

Chimie de la combustion de combustibles : spéciation quantitatives de données provenant d’un réacteur à flux haute température atmosphérique avec couplé spectromètre de masse faisceau moléculaire

This manuscript describes a high-temperature flow reactor experiment coupled to the powerful molecular beam mass spectrometry (MBMS) technique. This ...

Identification and Quantification of Decomposition Mechanisms in Lithium-Ion Batteries; Input to Heat Flow Simulation for Modeling Thermal Runaway

The risks and possible accidents related to the normal use of lithium-ion batteries remain a serious concern. In order to get a better understanding of thermal runaway (TR), the exothermic decomposition reactions in anode and cathode were studied, using a Simultaneous Thermal Analysis (STA)/Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS)/Fourier Transform Infrared (FTIR) spectrometer system. These techniques allowed the identification of the reaction mechanisms in each electrode, owing to the analysis of evolved gaseous species, the amount of heat released and mass loss. These results provided insight into the thermal events happening within a broader temperature range than covered in previously published models. This allowed the formulation of an improved thermal model to depict TR. The heat of reaction, activation energy, and frequency factor (thermal triplets) for each major exothermic process at material level were investigated in a Lithium Nickel-Manganese-Cobalt-Oxide (NMC (111))-Graphite battery cell. The results were analyzed, and their kinetics were derived. These data can be used to successfully simulate the experimental heat flow.

This work aims at determining the reaction kinetics of Li-ion battery cathode and anode materials undergoing thermal runaway (TR). Simultaneous Thermal Analysis (STA)/Fourier Transform Infrared (FTIR) spectrometer/Gas Chromatography Mass Spectrometry (GC-MS) were used to reveal thermal events and to detect evolved gases.

l’identification et la quantification des mécanismes de décomposition dans les batteries lithium-ion; Entrée dans la simulation de flux de chaleur pour la modélisation de l’emballement thermique

The risks and possible accidents related to the normal use of lithium-ion batteries remain a serious concern. In order to get a better understanding of ...

Metal Oxide Heterojunction for Photocatalytic Activities

There is a significant global demand for improvements in synthesis techniques and their optimal characteristics, especially for industrial-scale applications. Sol-gel-based solution combustion synthesis (SG-SCS) is a simple method to produce ordered porous materials. In this regard, Pearson&#39;s hard and soft acids and bases theory assists in selecting host-dopant reactivity to form a proper heterojunction.
The formation of a heterojunction also changes the essential properties of the materials, improving photocatalysis via charge transfer or synergistic activities. A calcination temperature of 500 &#176;C is ideal for this process based on the results of the stability assessment via a differential thermogravimetry ratio analysis (DTG).
The nanoscale dimensions of the nanoparticles (NPs) and nanocomposites (NCs) generated were validated using X-ray diffraction and high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM). Furthermore, the scanning electron microscopy micrographs and BET analyses confirmed the porosity nature of the materials. HRTEM, X-ray photoelectron spectroscopy, and energy-dispersive X-ray investigations established the materials composition. The study found that NCs degraded the acid orange 8 (AO8) color more efficiently than bare ZnO.

<meta charset="utf8"></head><body>Hétérojonction d’oxyde métallique pour les activités photocatalytiques

The development of a heterojunction boosts the photocatalytic activities of solution combustion synthesis, which is a time-/energy-efficient process. Advanced analytical characterization techniques were used in this protocol to evaluate the materials&#39; characteristics, and nanocomposites demonstrated improved acid orange-8 dye degradation.

Cinétique de réaction et Combustion Dynamics I

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