This work is supported by an agreement with Syracuse University awarded by the Syracuse Center of Excellence in Energy and Environmental Systems with funding under prime award number DE-EE0006031 from the US Department of Energy and matching funding under award number 53367 from the New York State Energy Research and Development Authority (NYSERDA), contract 61736 from NYSERDA, and an award from Empire State Development's Division of Science, Technology and Innovation (NYSTAR) through the Syracuse Center of Excellence, under award number #C120183. This work is supported by the National Science Foundation Graduate Research Fellowship Program under Grant No. 1247399.

1. חישובים שרפים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר דלק לניתוח. הנה, לבחור מתאן כדלק ההתייחסות, אבל העקרונות הם להעברה של דלקים פחמימניים אחרים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עם 1 חפרפרת של מתאן כדלק, משוואת איזון (1) עבור בעירת stoichiometric להגיע למשוואה (2). <img alt="משוואה 1" src="/files/ftp_upload/54638/54638eq1.jpg" /> <img alt="משוואה 2" src="/files/ftp_upload/54638/54638eq2.jpg" /></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חשב את יחס אוויר דלק עבור stoichiometric (F / A stoich.) כמו במשוואה 3 עבור בעירה מתאן על ידי חלוקת המסה של מתאן על ידי המסה של האוויר. כדי לחשב, המונה הוא המספר מולי פעמים מתאן המסה הטוחנת של מתאן (16 גרם · mol -1) מכנה הוא המספר מולי פעמי חמצן המסה הטוחנת של חמצן (32 גרם · mol -1) בתוספת המספר מולי פעמי חנקן המסה של חנקן הטוחנת (28 גרם · mol -1). <img alt="משוואה 3"src = &quot;/ files / ftp_upload / 54,638 / 54638eq3.jpg&quot; /&gt; </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> על מנת לגוון את היחס השקיל (משוואת 4), להשתנות או את קצב זרימת האוויר, קצב זרימת הדלק או שניהם בו זמנית. בדרך כלל, לתקן אחד הכמויות ולגוון את השני. ברר אם לתקן או את קצב זרימת דלק או אוויר עבור הצורב. לצורך ניסוי זה, לתקן את קצב זרימת הדלק ב 10 ליטר / דקה ולאפשר את קצב זרימת האוויר להשתנות כלול בהגדרה זו. <img alt="משוואה 4" src="/files/ftp_upload/54638/54638eq4.jpg" /></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עם קצב זרימת הדלק, f, קבועים (10 L / min), F / A סטואית. מחושב (0.0583), ולאור הגדרת היחס השקיל, לחשב את קצב זרימת אוויר, עבור כל יחס שקיל להיבדק. משוואה (5) מספק דרך ישירה חישוב שיעור זרימת אוויר L / דקה עבור כל יחס שקיל ואת התוצאות מוצגות על יחס שקיל של 1 עבור ורכב. <img alt="משוואה 5" src="/files/ftp_upload/54638/54638eq5.jpg" /> הערה: פלאם העליוןגבול היכולת (או גבול פיצוץ עליון) הוא היחס השקיל העשיר שיכול להישרף ללא מרווית ההלהבה בהיעדר זרז. יחסי שקילות גבוהים ניתן להשיג עם השימוש בקטליזאטור, אבל רק בעירה שאינה קטליטי מתוארת במאמר זה. התייעץ בספרות להעריך את גבול דליקות העליון על הדלק הנבחר. </li></ol> 2. הגדרת ניסוי האפיון שרפה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר בקרי זרימה המוניים (MFCs) עבור מתאן אוויר מבוסס על הספיקות שהושגו בשלב 1.5. היזהר בעת בחירת גודל MFC כדי להבטיח כי MFC לא יהיה לפעול בסוף הנמוך של הטווח שלו (&lt;10% של ערך בהיקף מלא) במהלך הבדיקה. במקרה הספציפי הזה, השתמש 40 L / min ו -200 ליטר / דקה MFCs מתאן ואוויר, בהתאמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את MFCs אל הטנקים מתאן אוויר דרך צינורות נחושת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את הרגולטורים על הטנקים מתאן ואוויר ללחץ המתאים עבור MFC כמפורטעל ידי היצרן. במקרה זה, קבע את הלחץ 138 kPa (20 psi). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כייל את MFCs כדי להבטיח ספיקה מדויקת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבנות תא הבעירה. לצורך ניסוי זה, לפתח תא בעירה 914 מ&quot;מ אורך בקוטר 168 מ&quot;מ יציאה. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יציאות מקדחה לניתוח פליטת בעירה עבור מיקום תרמי לאורכו של תא הבעירה. המספר המדויק ואת הרווחים הנדרשים תלוי בגודל של הלהבה ואת מטרות הניסוי. עבור התקנה זו, צמדי 5 החלל הראשונים להציב קרובים לאזור בעירה מזה 7 מ&quot;מ. שטח 14 מ&quot;מ זה מזה 6 הצמדים הסופיים. השתמש באותו והריווח של יציאות פליטה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנס את הצמדים מסוג K לתוך תא הבעירה באמצעות חורי הנמל. יישר את הקצה התרמי במרכז תא הבעירה. גודל החורים יציאת כך שיתאימו תרמי ולאטום עם ferrules ואגוזים מתכת בטמפרטורה גבוהה כדי למנוע דליפה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קונטיקטect צמדים מסוג K ישירות למודול רכישת נתונים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את מודול רכישת נתונים למחשב באמצעות כונן USB. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צרף שסתום חד כיווני בנתיב הצינורות הנחושים מייד לאחר MFC הדלק ממש לפני הצורב. אוריינט את הצינור כדי זרימה שיכולה רק להתרחק MFC. השסתומים חד סטרי הם תכונה בטיחות חשוב למנוע חזרה פלאש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדקו את הצינורות נחושת לפני ואחרי התקנת MFC דליפות. השתמש במי סבון מיושמים עם מברשת על הצינורות כדי לזהות דליפות כמו דליפות תיצורנה בועות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את התא צורב בעירה אל בקרי זרימה ההמוניים באמצעות צינורות נחושת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר השלים התקנת תא הבעירה, בחר אחד נמלי הפליטה לבדיקה. חבר יציאה זו כדי צינורות נחושים המשתרעים לנמל ניתוח GC. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר מזרק כדי למשוך את הפליטה של ​​תא הבעירה ולאחר מכן לדחוף אותו לתוך GC לניתוח. לצורך ניסוי זה, להשתמש25 מ&quot;ל מזרק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים שסתום משולש בקנה אחד עם הצינורות הנחושים חיבור יציאת הפליטה של ​​מכונת GC. חבר קצה אחד של שסתום דו כיווני אל GC, השני ליציאת הפליטה והשלישי המזרק 25 מ&quot;ל. חבר את צינורות הנחושת אל שסתום 3 הכיוונים. השתמש המזרק למצוץ פליטת בעירה מהאולם ואז לדחוף אותו לתוך GC לניתוח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את שסתום 3-הדרך אל GC ומזרק. להניע את הבוכנה במזרק כדי להבטיח ביצוע מוצלח. הערה: סכימטי מפושט של ההתקנה מוצג באיור 1. </li></ol><img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/54638/54638fig1.jpg" /> באיור 1. אפיון שרפה ניסיוני ההתקנה סכמטית. אפיון שרפה התקנה ניסיונית דלק מראה סכמטי, אוויר ותזרימי הפליטה (חיצים שחורים) ותזרימי נתונים (חצים אדומים). כיוון אחד שסתום משמש כדי למנוע חזרה פלאש. <aיעד href = &quot;https://www.jove.com/files/ftp_upload/54638/54638fig1large.jpg&quot; = &quot;_ blank&quot;&gt; לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו. 3. ניסוי אפיון שרפה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפני הבדיקה, לדחוף את בוכנת המזרק ב מלא ולפתוח את השסתום המשולש בצד יציאת פליטה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סובב את MFC האוויר על הראשון בקצב זרימה של 86.5 ליטר / דקה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל מתאן MFC על קצב זרימה של 10 ליטר / דקה. זה יוצר יחס שקילות מעורבבים מראש של 1.10, תערובת עשירה מעט, שהוא קל יותר להצית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל צמדים על דרך מודול המחשב להתחיל נתוני הקלטה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להצית את התערובת בסוף תא הבעירה באמצעות מצית. לאחר הצתה, הלהבה צריכה לייצב בחזית הצורבת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התאם את היחס השקיל על ידי התאמת קצב הזרימה של אוויר לאט מהערך הראשוני של 86.5 ליטר / דקה לערך הרצוי. תשמור על עצמך כדי לא לעבור מהר מדי או לצאת החוצה של flammabגבולות ility אשר יגרום מרווה להבה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רשום את קריאת הטמפרטורה בקובץ נתונים לאחר הצמדים בטמפרטורות לייצב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שוב, למשוך את הבוכנה במזרק כדי לחלץ פליטת בעירה מנמל הפליטה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר חילוץ פליטת הבעירה, פתח את השסתום המשולש לצד GC ולסגור את צד יציאת פליטה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דחוף את הבוכנה במזרק עד שזה נסגר לחלוטין וכל הפליטה נשלח אל GC. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלבי 3.8-3.10 עד שכל גזי השיורי הצינורות הנחושים חיבור היציאה אל GC מוסר. ניתוח פשוט של הנפח הפנימי של הצינורות הנחושים לעומת היקף המזרק יציין כמה פעמים על שלבי 3.8-3.10 צורך לחזור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר הסרת כל הגזים שיורית בצינור לחלץ מדגם פליטה סופי לניתוח. דחוף את גזי הפליטה לתוך GC ולהפוך את GC כדי 7,17 מצב ניתוח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רשמו את הנתוני GC ידי שמירתנתוני ניתוח GC. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלבי 3.1-3.13 עד שכל יחסי השקילות הרצויות נבדקים. </li></ol> פיתוח 4. הפליטה שרפה הדגם <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מגרש את אחוז נפח מיני בעירת הפליטה להתבונן המגמות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לקבוע את ערך הריכוז המנותק עבור פליטת בעירת מודל. בפיתוח דלק פליטת בעירת מודל לניתוח MT-FFC ראשונית, רק את הרכיבים המופיעים לממדים משמעותיים (&gt; 1%) כלול ב- דלק המודל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עבור דלק המודל לבחור רק יחסי שקילות שיוצרים מימן משמעותי וחד-תחמוצת הפחמן (&gt; 1% לכל רכיב) הפליטה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רשום את אחוז הנפח לכל אסיפת רכיבי גזי פליטת הקריטריונים של 4.3. </li></ol> הגדרת בדיקות 5. תא דלק <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קבע את טווחי קצב זרימה עבור כל גז. הכפל את אחוז הנפח המתקבל תוצאות ניתוח GC ידי tהוא בסך הכל קצב זרימה של פליטת בעירת מודל הרצויה בתוך כל תא דלק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להעריך את טווח ספיקות עבור כל מין פליטת בעירה כדי לקבוע את זרימת מינימום והמקסימום עבור כל מין. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תזרים מטרים בחר פי אותם העקרונות המתוארים בשלב 2.1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבנות את מנגנון הבדיקה על ידי הצמדת תזרים מטרי בלוני הגז דרך צינורות נחושת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את הרגולטורים לחצו גז לערך שנקבעו התזרים המטרים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים שסתומים חד כיווניים בנתיב צינורות נחושת במורד הזרם של כל מטר זרימה באמצעות גז דליק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבור את כל יציאות יציאת מד הזרימה יחד דרך צינורות נחושים סעפת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את SOFC מיקרו-צינורי על החלק הפנימי של צינורות פלדה בעל קוטר פנימי רק גדול יותר מאשר הקוטר החיצוני של תא הדלק. חותם את תא דלק צינורות פלדה באמצעות דבק קרמיקה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את צינורות פלדה עם SOFC מיקרו-צינורי כדי חתיכה מ הקרמיקה עקשניתaterial להחזיק את תא דלק בכבשן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לנצל את 10,11 טכניקת 4 בדיקה עם חוטי תחושת איסוף המתח נוכחיים מחוברים SOFC מיקרו-צינורי עם 2 חוטים על האנודה ו -2 חוטים על הקתודה. ודא כי החוטים לא לחצות כל מכנסי יצירת אחרים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר ארבעת החוטים עד ארבע חלליות של potentiostat 10,11. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את potentiostat למחשב 10,11. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים תרמי בכבשן עם קצה נגיעה החיצוני של 10,11 אלקטרוליט SOFC מיקרו-צינורי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צרף חוטי תרמי למודול רכישת נתונים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את מודול רכישת נתונים למחשב דרך יציאת USB. הערה: איור 2 הוא סכימטי פשוט מראה את התקנת בדיקות MT-FFC. עם דלק המודל שפותח ואת ההתקנה הוקמה עבור שליטה על זרימת דלק המודל לתא הדלק, בדיקות יכולות להמשיך על פי f הקונבנציונליUEL שיטות בדיקת תא. שיטות אלה מבוססות היטב בספרות לא תחזורנה על עצמו כאן. </li></ol><img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/54638/54638fig2.jpg" /> איור 2. סכמטי ההתקנה בדיקות תא דלק מיקרו-צינורי בסיוע להבה. המזומנים של H 2, CO, CO 2, N 2 (חיצים שחורים) מוסדרים עם MFC ושסתום חד כיווני למניעת פלאש בחזרה. האלקטרונים זורמים (הקו הירוק) מן SOFC בכבשן אל potentiostat ובחזרה SOFC. זרימת נתונים תרמיים ונתוני אלקטרוכימיים מיוצגת על ידי חצים אדומים. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54638/54638fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a>

<ol>
	<li>Gorte, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+developments+towards+commercialization+of+solid+oxide+fuel+cells.">Recent developments towards commercialization of solid oxide fuel cells.</a> AIChE J. 51 (9), 2377-2381 (2005).</li><li>Milcarek, R. J., Wang, K., Falkenstein-Smith, R. L., Ahn, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micro-tubular+flame-assisted+fuel+cells+for+micro-combined+heat+and+power+systems.">Micro-tubular flame-assisted fuel cells for micro-combined heat and power systems.</a> J. Power Sources. 306, 148-151 (2016).</li><li>Horiuchi, M., Suganuma, S., Watanabe, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemical+power+generation+directly+from+combustion+flame+of+gases,+liquids,+and+solids.">Electrochemical power generation directly from combustion flame of gases, liquids, and solids.</a> J. Electrochem. Soc. 151 (9), A1402-A1405 (2004).</li><li>Starik, A. M., Kuleshov, P. S., Loukhovitski, B. I., Titova, N. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Theoretical+study+of+partial+oxidation+of+methane+by+non-equilibrium+oxygen+plasma+to+produce+hydrogen+rich+syngas.">Theoretical study of partial oxidation of methane by non-equilibrium oxygen plasma to produce hydrogen rich syngas.</a> Int. J. Hydrogen Energy. 40 (32), 9872-9884 (2015).</li><li>Katta, V. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+flames+established+with+jet+in+cross+flow+of+fuel-rich+combustion.">On flames established with jet in cross flow of fuel-rich combustion.</a> Fuel. 150, 360-369 (2015).</li><li>Maruta, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extinction+limits+of+catalytic+combustion+in+microchannels.">Extinction limits of catalytic combustion in microchannels.</a> P. Combustion Institute. 29 (1), 957-963 (2002).</li><li>Ahn, J., Eastwood, C., Sitzki, L., Ronney, P. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gas-phase+and+catalytic+combustion+in+heat-recirculating+burners.">Gas-phase and catalytic combustion in heat-recirculating burners.</a> P. Combustion Institute. 30 (2), 2463-2472 (2005).</li><li>K&#1255;hler, M., O&#223;wald, P., Xu, H., Kathrotia, T., Hasse, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Speciation+data+for+fuel-rich+methane+oxy-combustion+and+reforming+under+prototypical+partial+oxidation+conditions.">Speciation data for fuel-rich methane oxy-combustion and reforming under prototypical partial oxidation conditions.</a> Chemical Engineering Science. 139, 249-260 (2016).</li><li>Ahn, J., Ronney, P. D., Shao, Z., Haile, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+thermally+self-sustaining+miniature+solid+oxide+fuel+cell.">A thermally self-sustaining miniature solid oxide fuel cell.</a> J. Fuel Cell Science and Technology. 6 (4), 041004 (2009).</li><li>Wang, K., Milcarek, R. J., Zeng, P., Ahn, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flame-assisted+fuel+cells+running+methane.">Flame-assisted fuel cells running methane.</a> Int. J. Hydrogen Energy. 40 (13), 4659-4665 (2015).</li><li>Wang, K., Zeng, P., Ahn, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+performance+direct+flame+fuel+cell+using+a+propane+flame.">High performance direct flame fuel cell using a propane flame.</a> P. Combust. Inst. 32 (2), 3431-3437 (2011).</li><li>Wang, Y. Q., Shi, Y. X., Yu, X. K., Cai, N. S., Li, S. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integration+of+solid+oxide+fuel+cells+with+multi-element+diffusion+flame+burners.">Integration of solid oxide fuel cells with multi-element diffusion flame burners.</a> J. Electochem. Soc. 160 (11), F1241-F1244 (2013).</li><li>Horiuchi, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Performance+of+a+solid+oxide+fuel+cell+couple+operated+via+in+situ+catalytic+partial+oxidation+of+n-butane.">Performance of a solid oxide fuel cell couple operated via in situ catalytic partial oxidation of n-butane.</a> J. Power Sources. 189 (2), 950-957 (2009).</li><li>Wang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+study+of+portable+direct-flame+solid+oxide+fuel+cell+(DF-SOFC)+stack+with+butane+fuel.">The study of portable direct-flame solid oxide fuel cell (DF-SOFC) stack with butane fuel.</a> J. Fuel Chem. Technol. 42 (9), 1135-1139 (2014).</li><li>Wang, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+high-performance+no-chamber+fuel+cell+operated+on+ethanol+flame.">A high-performance no-chamber fuel cell operated on ethanol flame.</a> J. Power Sources. 177 (1), 33-39 (2008).</li><li>Sun, L., Hao, Y., Zhang, C., Ran, R., Shao, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coking-free+direct-methanol-flame+fuel+cell+with+traditional+nickel-cermet+anode.">Coking-free direct-methanol-flame fuel cell with traditional nickel-cermet anode.</a> Int. J. Hydrogen Energy. 35 (15), 7971-7981 (2010).</li><li>Zeng, P., Wang, K., Falkenstein-Smith, R. L., Ahn, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+sintering+temperature+on+the+performance+of+SrSc0.1Co0.9O3-&#948;+oxygen+semipermeable+membrane.">Effects of sintering temperature on the performance of SrSc0.1Co0.9O3-&#948; oxygen semipermeable membrane.</a> Braz. J. Chem. Eng. 32 (3), 757-765 (2015).</li><li>Turns, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> An Introduction to Combustion: Concepts and Applications. , (2000).</li><li>Glassman, I., Yetter, R. A., Glumac, N. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Combustion. , (2015).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

הפרוטוקול נדון כאן הוא גשר חשוב בין מחקר אפיון בעירה הקודם ובדיקת תא דלק. השימוש בעירה עבור דלק רפורמה ובדיקה תא דלק יושם במשך מספר שנים setups DFFC 10-15. עם זאת, האפיון של תהליך בעירת DFFCs הוא מודאג בעיקר עם אפיון באתרו של רכב הלהבה 16 והשתמש MS 8. ככל DFFC פת?...

תא דלק תחמוצת מוצק (SOFC) חידושים דווחו בשנים האחרונות ככל שהטכנולוגיה ממשיכה להתפתח. בין היתרונות הרבים, SOFCs הפך ידוע צריך דלק גבוה, פליטה נמוכה וגמישות דלק מתונה לעומת טכניקות ייצור חשמל מבוסס בעירה אחרת 1. יתר על כן, SOFCs הם מדרגים המאפשרים צריכת דלק גבוהה אפילו בקני מידה קטנות. למרבה הצער, מגבלות בתשתיות מימן נוכחיות יצרו צורך במערכות רפורמת דלק כי הם בדרך כלל לא יעילים. ההתפתחות האחרונה היא תא דלק מיקרו-צינורי בסיוע הלהבה (MT-FFC) שדווח העבודה הקודם של המחבר 2. MT-FFC הוא הדוגמה הראשונה של תא דלק להבה בסיוע (FFC) שבונה על היתרונות של תא דלק להבה ישירה המקורי (DFFC), אשר מספק הדור חום ודלק רפורמה באמצעות בעירה 3. התקנת DFFC מציבה SOFC במגע ישיר עם להבה פתוחה envir הסביבהonment. הלהבה חלקית מתחמצנים דלקים פחמימניים כבדים כדי ליצור H 2 ו- CO, אשר ניתן להשתמש בהם ישירות SOFC עם פוטנציאל פחות עבור coking פחמן לעומת מתאן טהור או פחמימנים כבדים אחרים. בנוסף, הלהבה מספקת את האנרגיה התרמית צורך להביא את SOFC לטמפרטורת ההפעלה שלה. שינוי שבוצע לאחרונה על DFFC המקורי התרחש ידי הזזת SOFC אל מחוץ לאזור הלהבה ותקשור שנפלט אל SOFC כדי ליצור את FFC 2. בניגוד DFFC, הבעירה מתרחשת בתא סגור חלקית (במקום הסביבה) כך דלק יחס אוויר יכול להיות נשלט, והפיח יכול להיות מוזן ישירות לתא הדלק ללא שריפה שלמה התרחשות. יש FFCs יתרונות נוספים כולל ניצול דלק גבוה ויעילות חשמלית גבוהה לעומת DFFCs 2. כתחום מחקר המתעוררים, ניסיוני בטכניקות נדרשים שיכולים להעריך את הפוטנציאל של MT-FFCs עבור יישומי ייצור חשמל בעתיד. טכניקות אלה דורשים ניתוח חמצון חלקי, או בעירה עשיר-דלק, ואת הפליטה אשר זוהה כדרך לייצר H 2 ו- CO, הידוע גם בשם גז סינתטי, יחד עם CO 2 ו- H 2 O. הסינגז ניתן להשתמש ישירות בתאי דלק לייצור חשמל. הניתוח של פליטה בעירה עשירי דלק כבר מבוסס היטב בשנים האחרונות בוצע באופן תיאורטי 4, מחשוב 5,6 ו ניסיוני 7 למטרות שונות. רבים מן המחקרים התיאורטיים חישובית יש לסמוך על ניתוח שיווי משקל כימי (CEA) כדי להעריך את מיני מוצר הבעירה כי הם אנרגטיים חיוביים, ומודלי קינטיקה כימיים עבור מנגנוני תגובה. בעוד שיטות אלה היו מאוד שימושיות, רבי טכנולוגיות מתפתחות יש לסמוך על טכניקות ניסוי במהלך מחקר ופיתוח. ניסיוני בטכניקות בדרך כלל לסמוך על anaתמוגה של הפליטה בעירה או באמצעות כרומטוגרפיה גזית (GC) 7 או ספקטרומטר מסה (MS) 8. כך או הקו / מזרק GC או חללית MS מוכנס לתוך פליטת הבעירה ומדידות נלקחות להעריך את ריכוז המינים. יישום של שיטות ניסיוניות היה נפוץ בתחום ייצור חשמל בקנה מידה קטן. כמה דוגמאות כוללות combustors מיקרו אשר פותחו לפעול עם SOFCs תא בודד 7,9 ו DFFCs 10-15. הניתוח של פליטת הבעירה מתרחש תחת מגוון רחב של תנאי הפעלה כוללים טמפרטורות שונות, ספיקות ויחסי שקילות. בתחום מחקר DFFC, דלק ו החמצון יכול להיות חלקי מעורבב מראש או שאינו מעורבב מראש, עם המבער פתוח הסביבה מבטיחה שריפה שלמה. עם צורך לנתח את הרכב הלהבה, MS נוצל בעבר במקרים רבים לניתוח מחקר בעירת DFFC 16. ההתפתחות האחרונה יותר של FFC שונה על ידי הסתמכות על בעירת premixed עם הצורב בסביבה סגורה חלקית למנוע חמצון מלא של הדלק. כתוצאה מכך, ניתוח של פליטת הבעירה בסביבה מבוקרת ללא דליפת אוויר נחוץ. ניסיוני בטכניקות שפותחו למטרה זו מסתמכות על הטכניקות הקודמות משמשות למחקר combustor מייקרו עם ניתוח GC של פליטת הבעירה על יחסי שקילות שונים. ניתוח GC מוביל אפיון של רכב פליטת בעירה (כלומר, אחוז עוצמת הקול של כל מרכיבי פליטה כולל 2 CO, H 2 O, N 2, וכו &#39;) ניתוח זה מאפשר ערבוב של גזים נפרדים על פי היחסים נמדדים על ידי GC ליצור פליטת בעירת מודל עשיר דלק למחקר FFC בעתיד. הפרוטוקולים לניתוח פליטת בעירה עשיר-דלק, מפתחת פליטת בעירת מודל עשיר דלק ולהחילing המפלט לבדיקת SOFC מוקמים במאמר זה. אתגרים ומגבלות נפוצים נדונים לטכניקות אלה.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="758">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:43px;width:216px;">Gas chromotograph</td>
			<td style="width:111px;">SRI Instruments, Inc.</td>
			<td style="width:129px;">SRI 8610C</td>
			<td style="width:303px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:43px;width:216px;">K type thermocouples</td>
			<td style="width:111px;">Omega</td>
			<td style="width:129px;">KQXL-116G-6</td>
			<td>Custom length</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:43px;width:216px;">K type thermocouple extension wire</td>
			<td style="width:111px;">Omega</td>
			<td style="width:129px;">EXTT-K-20-SLE-100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:43px;width:216px;">Mass flow controller</td>
			<td style="width:111px;">Omega</td>
			<td style="width:129px;">FMA5427</td>
			<td style="width:303px;">0-40 L/min (N2) 
			Used for methane</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:43px;width:216px;">Mass flow controller</td>
			<td style="width:111px;">Omega</td>
			<td style="width:129px;">FMA5443</td>
			<td style="width:303px;">0-200 L/min (N2) 
			Used for air</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:43px;width:216px;">Mass flow controller</td>
			<td style="width:111px;">Omega</td>
			<td style="width:129px;">FMA5402A</td>
			<td style="width:303px;">0-10 mL/min (N2) 
			Used for CO</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:43px;width:216px;">Mass flow controller</td>
			<td style="width:111px;">Brooks Instrument</td>
			<td style="width:129px;">SLA5850</td>
			<td style="width:303px;">200 SCCM (Propane) 
			Used for CO2</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:43px;width:216px;">Mass flow controller</td>
			<td style="width:111px;">Brooks Instrument</td>
			<td style="width:129px;">SLA5850</td>
			<td style="width:303px;">5 L/min (Air) 
			Used for N2</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:43px;width:216px;">Mass flow controller</td>
			<td style="width:111px;">Brooks Instrument</td>
			<td style="width:129px;">SLA5850</td>
			<td style="width:303px;">500 SCCM (N2) 
			Used for H2</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:43px;width:216px;">Regulator</td>
			<td style="width:111px;">Harris Products Group</td>
			<td style="width:129px;">HP721-125-350-F</td>
			<td style="width:303px;">Methane tank</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:43px;width:216px;">Regulator</td>
			<td style="width:111px;">Harris Products Group</td>
			<td style="width:129px;">HP702-050-590-E</td>
			<td>Air tank</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:43px;width:216px;">Regulator</td>
			<td style="width:111px;">Airgas</td>
			<td style="width:129px;">Y11-SR145B</td>
			<td>CO tank</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:43px;width:216px;">Regulator</td>
			<td style="width:111px;">Harris Products Group</td>
			<td style="width:129px;">HP702-050-320-E</td>
			<td>CO2 tank</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:43px;width:216px;">Regulator</td>
			<td style="width:111px;">Airgas</td>
			<td style="width:129px;">Y12-215B</td>
			<td>N2 tank</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:43px;width:216px;">Regulator</td>
			<td style="width:111px;">Harris Products Group</td>
			<td style="width:129px;">HP702-015-350-D</td>
			<td>H2 tank</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:43px;width:216px;">Methane, Compressed , 
			Ultra high purity</td>
			<td style="width:111px;">Airgas</td>
			<td style="width:129px;">UN1971</td>
			<td style="width:303px;">Extremely Flammable</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:43px;width:216px;">Air, Compressed, 
			Ultra pure</td>
			<td style="width:111px;">Airgas</td>
			<td style="width:129px;">UN1002</td>
			<td style="width:303px;">Not classified as hazardous to health.</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:43px;width:216px;">CO, Compressed, 
			Ultra high purity</td>
			<td style="width:111px;">Airgas</td>
			<td style="width:129px;">UN1016</td>
			<td style="width:303px;">Toxic by inhalation, Extremely flammable</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:43px;width:216px;">CO2, Compressed, 
			Research grade</td>
			<td style="width:111px;">Airgas</td>
			<td style="width:129px;">UN1013</td>
			<td style="width:303px;">Asphyxiant in high 
			concentrations</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:43px;width:216px;">&#160;N2, Compressed, 
			Ultra high purity</td>
			<td style="width:111px;">Airgas</td>
			<td style="width:129px;">UN1066</td>
			<td style="width:303px;">Not classified as hazardous to health.</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">H2, Compressed, 
			Ultra high purity</td>
			<td style="width:111px;">Airgas</td>
			<td style="width:129px;">UN1049</td>
			<td style="width:303px;">Extremely flammable, 
			burns with invisible flame</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:43px;width:216px;">Source meter</td>
			<td style="width:111px;">Tektronix, Inc.</td>
			<td style="width:129px;">Keithley 2420</td>
			<td style="width:303px;">Connects to computer 
			via USB</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:43px;width:216px;">Horizontal split tube furnace</td>
			<td style="width:111px;">MTI Corportation</td>
			<td style="width:129px;">OTF-1200X</td>
			<td style="width:303px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:43px;width:216px;">Data acquisition</td>
			<td style="width:111px;">National Instruments</td>
			<td style="width:129px;">NI cDAQ-9172</td>
			<td style="width:303px;">Connects to computer 
			via USB</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:43px;width:216px;">Thermocouple input</td>
			<td style="width:111px;">National Instruments</td>
			<td style="width:129px;">NI 9211</td>
			<td>Connects to cDAQ-9172</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Computer control for Mass Flow Controllers</td>
			<td style="width:111px;">National Instruments</td>
			<td style="width:129px;">NI 9263</td>
			<td style="width:303px;">Connects to cDAQ-9172 
			Computer control for Mass Flow Controllers</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:43px;width:216px;">Testing software</td>
			<td style="width:111px;">National Instruments</td>
			<td style="width:129px;">LabVIEW 8.6</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:43px;width:216px;">Ceramabond</td>
			<td style="width:111px;">Aremco</td>
			<td>552-VFG</td>
			<td>1 Pint</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

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.

תא אפיון הבעירה צריך להיבדק לפני בדיקה על יחסי שקילות הרצוי עבור גב זרימת האוויר לתוך התא או דליפת אוויר אחרת במהלך בדיקה. תהליכי שריפה בתאים פתוחים ידועים להיות כמעט isobaric. כתוצאה מכך, לחץ בתוך תא הבעירה לא יכול להיות מספיק כדי לוודא ששום אוויר מן הס?...

Watch this Scientific Journal Video about Combustion Characterization and Model Fuel Development for Micro-tubular Flame-assisted Fuel Cells at JoVE.com

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

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.

אפיון שרפה ופיתוח דלק מודל מיקרו-צינורי בתאי דלק הלהבה בסיוע

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

combustion-characterization-model-fuel-development-for-micro-tubular

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Organic Chemistry

Engineering

Unit 1

Alkanes and Cycloalkanes

SCIENTISTS IN ACTION

9.5K Views.  Syracuse University. 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.

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

Probing and Mapping Electrode Surfaces in Solid Oxide Fuel Cells

Solid oxide fuel cells (SOFCs) are potentially the most efficient and cost-effective solution to utilization of a wide variety of fuels beyond hydrogen 1-7. The performance of SOFCs and the rates of many chemical and energy transformation processes in energy storage and conversion devices in general are limited primarily by charge and mass transfer along electrode surfaces and across interfaces. Unfortunately, the mechanistic understanding of these processes is still lacking, due largely to the difficulty of characterizing these processes under in situ conditions. This knowledge gap is a chief obstacle to SOFC commercialization. The development of tools for probing and mapping surface chemistries relevant to electrode reactions is vital to unraveling the mechanisms of surface processes and to achieving rational design of new electrode materials for more efficient energy storage and conversion2. Among the relatively few in situ surface analysis methods, Raman spectroscopy can be performed even with high temperatures and harsh atmospheres, making it ideal for characterizing chemical processes relevant to SOFC anode performance and degradation8-12. It can also be used alongside electrochemical measurements, potentially allowing direct correlation of electrochemistry to surface chemistry in an operating cell. Proper in situ Raman mapping measurements would be useful for pin-pointing important anode reaction mechanisms because of its sensitivity to the relevant species, including anode performance degradation through carbon deposition8, 10, 13, 14 ("coking") and sulfur poisoning11, 15 and the manner in which surface modifications stave off this degradation16. The current work demonstrates significant progress towards this capability. In addition, the family of scanning probe microscopy (SPM) techniques provides a special approach to interrogate the electrode surface with nanoscale resolution. Besides the surface topography that is routinely collected by AFM and STM, other properties such as local electronic states, ion diffusion coefficient and surface potential can also be investigated17-22. In this work, electrochemical measurements, Raman spectroscopy, and SPM were used in conjunction with a novel test electrode platform that consists of a Ni mesh electrode embedded in an yttria-stabilized zirconia (YSZ) electrolyte. Cell performance testing and impedance spectroscopy under fuel containing H2S was characterized, and Raman mapping was used to further elucidate the nature of sulfur poisoning. In situ Raman monitoring was used to investigate coking behavior. Finally, atomic force microscopy (AFM) and electrostatic force microscopy (EFM) were used to further visualize carbon deposition on the nanoscale. From this research, we desire to produce a more complete picture of the SOFC anode.

We present a unique platform for characterizing electrode surfaces in solid oxide fuel cells (SOFCs) that allows simultaneous performance of multiple characterization techniques (e.g. in situ Raman spectroscopy and scanning probe microscopy alongside electrochemical measurements). Complementary information from these analyses may help to advance toward a more profound understanding of electrode reaction and degradation mechanisms, providing insights into rational design of better materials for SOFCs.

חיטוט ומיפוי משטחי אלקטרודה דלק תאי תחמוצת מוצקות

Solid oxide fuel cells (SOFCs) are potentially the most efficient and cost-effective solution to utilization of a wide variety of fuels beyond hydrogen ...

Preparation and Evaluation of Hybrid Composites of Chemical Fuel and Multi-walled Carbon Nanotubes in the Study of Thermopower Waves

When a chemical fuel at a certain position in a hybrid composite of the fuel and a micro/nanostructured material is ignited, chemical combustion occurs along the interface between the fuel and core materials. Simultaneously, dynamic changes in thermal and chemical potentials across the micro/nanostructured materials result in concomitant electrical energy generation induced by charge transfer in the form of a high-output voltage pulse. We demonstrate the entire procedure of a thermopower wave experiment, from synthesis to evaluation. Thermal chemical vapor deposition and the wet impregnation process are respectively employed for the synthesis of a multi-walled carbon nanotube array and a hybrid composite of picric acid/sodium azide/multi-walled carbon nanotubes. The prepared hybrid composites are used to fabricate a thermopower wave generator with connecting electrodes. The combustion of the hybrid composite is initiated by laser heating or Joule-heating, and the corresponding combustion propagation, direct electrical energy generation, and real-time temperature changes are measured using a high-speed microscopy system, an oscilloscope, and an optical pyrometer, respectively. Furthermore, the crucial strategies to be adopted in the synthesis of hybrid composite and initiation of their combustion that enhance the overall thermopower wave energy transfer are proposed.

A protocol for conducting thermopower wave experiments is presented. The synthesis of hybrid composites of a chemical fuel and micro/nanostructured material, manufacturing of a thermopower wave generator, and methods for measuring the corresponding physical phenomena are described.

הכנה והערכה של חומרים מרוכבים היברידיים כימי דלק ורב חומת פחמן בחקר גלי Thermopower

When a chemical fuel at a certain position in a hybrid composite of the fuel and a micro/nanostructured material is ignited, chemical combustion occurs ...

Characterization of Nanocrystal Size Distribution using Raman Spectroscopy with a Multi-particle Phonon Confinement Model

Analysis of the size distribution of nanocrystals is a critical requirement for the processing and optimization of their size-dependent properties. The common techniques used for the size analysis are transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD) and photoluminescence spectroscopy (PL). These techniques, however, are not suitable for analyzing the nanocrystal size distribution in a fast, non-destructive and a reliable manner at the same time. Our aim in this work is to demonstrate that size distribution of semiconductor nanocrystals that are subject to size-dependent phonon confinement effects, can be quantitatively estimated in a non-destructive, fast and reliable manner using Raman spectroscopy. Moreover, mixed size distributions can be separately probed, and their respective volumetric ratios can be estimated using this technique. In order to analyze the size distribution, we have formulized an analytical expression of one-particle PCM and projected it onto a generic distribution function that will represent the size distribution of analyzed nanocrystal. As a model experiment, we have analyzed the size distribution of free-standing silicon nanocrystals (Si-NCs) with multi-modal size distributions. The estimated size distributions are in excellent agreement with TEM and PL results, revealing the reliability of our model.

We demonstrate how to determine the size distribution of semiconductor nanocrystals in a quantitative manner using Raman spectroscopy employing an analytically defined multi-particle phonon confinement model. Results obtained are in excellent agreement with the other size analysis techniques like transmission electron microscopy and photoluminescence spectroscopy.

אפיון התפלגות גודל ננו באמצעות ראמאן ספקטרוסקופיה עם דגם Phonon מאסר רב-חלקיקים

Analysis of the size distribution of nanocrystals is a critical requirement for the processing and optimization of their size-dependent properties. The ...

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices have used devices prepared by spin coating, a process that is not amenable to large-scale fabrication. This mismatch in device fabrication makes it difficult to translate quantitative results obtained in the laboratory to the commercial level, making optimization difficult. Using a mini-slot die coater, this mismatch can be resolved by translating the commercial process to the laboratory and characterizing the structure formation in the active layer of the device in real time and in situ as films are coated onto a substrate. The evolution of the morphology was characterized under different conditions, allowing us to propose a mechanism by which the structures form and grow. This mini-slot die coater offers a simple, convenient, material efficient route by which the morphology in the active layer can be optimized under industrially relevant conditions. The goal of this protocol is to show experimental details of how a solar cell device is fabricated using a mini-slot die coater and technical details of running in situ structure characterization using the mini-slot die coater.

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Here, we present a protocol to fabricate organic thin film solar cells using a mini-slot die coater and related in-line structure characterizations using synchrotron scattering techniques.

ייצור הדפסת תאים סולריים heterojunction הגורף<em&gt; באתרו</em&gt; אפיון מורפולוגיה

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices ...

Reaction Kinetics and Combustion Dynamics of I4O9 and Aluminum Mixtures

Tetraiodine nonoxide (I4O9) has been synthesized using a dry approach that combines elemental oxygen and iodine without the introduction of hydrated species. The synthesis approach inhibits the topochemical effect promoting rapid hydration when exposed to the relative humidity of ambient air. This stable, amorphous, nano-particle material was analyzed using differential scanning calorimetry (DSC) and thermal gravimetric analysis (TGA) and showed an exothermic energy release at low temperature (i.e., 180 &#176;C) for the transformation of I4O9 into I2O5. This additional exothermic energy release contributes to an increase in overall reactivity of I4O9 when dry mixed with nano-aluminum (Al) powder, resulting in a minimum of 150% increase in flame speed compared to Al + I2O5. This study shows that as an oxidizer, I4O9 has more reactive potential than other forms of iodine(V) oxide when combined with Al, especially if I4O9 can be passivated to inhibit absorption of water from its surrounding environment.

Reaction Kinetics and Combustion Dynamics of I4O9 and Aluminum Mixtures

A protocol for measuring flame speeds of a reactive mixture composed of tetraiodine nonoxide (I4O9) and aluminum (Al) is presented. A method for resolving reaction kinetics using differential scanning calorimetry (DSC) is also presented. It was found that I4O9 is 150% more reactive than other iodine(V) oxides.

קינטיקה התגובה ו שרפה Dynamics של לי<sub&gt; 4</sub&gt; O<sub&gt; 9</sub&gt; ותערובות אלומיניום

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

Two-way Valorization of Blast Furnace Slag: Synthesis of Precipitated Calcium Carbonate and Zeolitic Heavy Metal Adsorbent

The aim of this work is to present a zero-waste process for storing CO2 in a stable and benign mineral form while producing zeolitic minerals with sufficient heavy metal adsorption capacity. To this end, blast furnace slag, a residue from iron-making, is utilized as the starting material. Calcium is selectively extracted from the slag by leaching with acetic acid (2 M CH3COOH) as the extraction agent. The filtered leachate is subsequently physico-chemically purified and then carbonated to form precipitated calcium carbonate (PCC) of high purity (&lt;2 wt% non-calcium impurities, according to ICP-MS analysis). Sodium hydroxide is added to neutralize the regenerated acetate. The morphological properties of the resulting calcitic PCC are tuned for its potential application as a filler in papermaking. In parallel, the residual solids from the extraction stage are subjected to hydrothermal conversion in a caustic solution (2 M NaOH) that leads to the predominant formation of a particular zeolitic mineral phase (detected by XRD), namely analcime (NaAlSi2O6&#8729;H2O). Based on its ability to adsorb Ni2+, as reported from batch adsorption experiments and ICP-OES analysis, this product can potentially be used in wastewater treatment or for environmental remediation applications.

A protocol for the parallel production of precipitated calcium carbonate and zeolitic material from blast furnace slag via mineral carbonation and alkaline hydrothermal conversion, respectively, is presented. The performance of the zeolitic material towards nickel adsorption is tested.

דו כיווני יִצוּב מְחִיר של סיגי פיצוץ תנור: סינתזה של סידן זרז קרבונט ו התקנת זאוליט Heavy Metal סופח

The aim of this work is to present a zero-waste process for storing CO2 in a stable and benign mineral form while producing zeolitic minerals with ...

Infrared Degenerate Four-wave Mixing with Upconversion Detection for Quantitative Gas Sensing

We present a protocol for performing gas spectroscopy using infrared degenerated four-wave mixing (IR-DFWM), for the quantitative detection of gas species in the ppm-to-single-percent range. The main purpose of the method is the spatially resolved detection of low-concentration species, which have no transitions in the visible or near-IR spectral range that could be used for detection. IR-DFWM is a nonintrusive method, which is a great advantage in combustion research, as inserting a probe into a flame can change it drastically. The IR-DFWM is combined with upconversion detection. This detection scheme uses sum-frequency generation to move the IR-DFWM signal from the mid-IR to the near-IR region, to take advantage of the superior noise characteristics of silicon-based detectors. This process also rejects most of the thermal background radiation. The focus of the protocol presented here is on the proper alignment of the IR-DFWM optics and on how to align an intracavity upconversion detection system.

Here, we present a protocol to perform sensitive, spatially resolved gas spectroscopy in the mid-infrared region, using degenerate four-wave mixing combined with upconversion detection.

אינפרא-אדום מנוונת ארבעה גלים ערבוב עם זיהוי Upconversion עבור גז כמותיים חישה

We present a protocol for performing gas spectroscopy using infrared degenerated four-wave mixing (IR-DFWM), for the quantitative detection of gas species ...

Method Development for Contactless Resonant Cavity Dielectric Spectroscopic Studies of Cellulosic Paper

The current analytical techniques for characterizing printing and graphic arts substrates are largely ex situ and destructive. This limits the amount of data that can be obtained from an individual sample and renders it difficult to produce statistically relevant data for unique and rare materials. Resonant cavity dielectric spectroscopy is a non-destructive, contactless technique which can simultaneously interrogate both sides of a sheeted material and provide measurements which are suitable for statistical interpretations. This offers analysts the ability to quickly discriminate between sheeted materials based on composition and storage history. In this methodology article, we demonstrate how contactless resonant cavity dielectric spectroscopy may be used to differentiate between paper analytes of varying fiber species compositions, to determine the relative age of the paper, and to detect and quantify the amount of post-consumer waste (PCW) recycled fiber content in manufactured office paper.

A protocol for the non-destructive analysis of the fiber content and relative age of paper.

פיתוח שיטה עבור מדעי החלל ללא מגע מכשירים ספקטרוסקופיים הדיאלקטרי של הנייר תאית

The current analytical techniques for characterizing printing and graphic arts substrates are largely ex situ and destructive. This limits the amount of ...

Terahertz Imaging and Characterization Protocol for Freshly Excised Breast Cancer Tumors

This manuscript presents a protocol to handle, characterize, and image freshly excised human breast tumors using pulsed terahertz imaging and spectroscopy techniques. The protocol involves terahertz transmission mode at normal incidence and terahertz reflection mode at an oblique angle of 30&#176;. The collected experimental data represent time domain pulses of the electric field. The terahertz electric field signal transmitted through a fixed point on the excised tissue is processed, through an analytical model, to extract the refractive index and absorption coefficient of the tissue. Utilizing a stepper motor scanner, the terahertz emitted pulse is reflected from each pixel on the tumor providing a planar image of different tissue regions. The image can be presented in time or frequency domain. Furthermore, the extracted data of the refractive index and absorption coefficient at each pixel are utilized to provide a tomographic terahertz image of the tumor. The protocol demonstrates clear differentiation between cancerous and healthy tissues. On the other hand, not adhering to the protocol can result in noisy or inaccurate images due to the presence of air bubbles and fluid remains on the tumor surface. The protocol provides a method for surgical margins assessment of breast tumors.

Freshly excised human breast cancer tumors are characterized with terahertz spectroscopy and imaging following fresh tissue handling protocols. Tissue positioning is taken into consideration to enable effective characterization while providing analysis in a timely manner for future intraoperative applications.

הדמיה של terahertz ליצירת פרוטוקול עבור גידולים בסרטן השד הטריים

This manuscript presents a protocol to handle, characterize, and image freshly excised human breast tumors using pulsed terahertz imaging and spectroscopy ...

Fabrication and Characterization of Thickness Mode Piezoelectric Devices for Atomization and Acoustofluidics

We present a technique to fabricate simple thickness mode piezoelectric devices using lithium niobate (LN). Such devices have been shown to atomize liquid more efficiently, in terms of &#64258;ow rate per power input, than those that rely on Rayleigh waves and other modes of vibration in LN or lead zirconate titanate (PZT). The complete device is composed of a transducer, a transducer holder, and a &#64258;uid supply system. The fundamentals of acoustic liquid atomization are not well known, so techniques to characterize the devices and to study the phenomena are also described. Laser Doppler vibrometry (LDV) provides vibration information essential in comparing acoustic transducers and, in this case, indicates whether a device will perform well in thickness vibration. It can also be used to &#64257;nd the resonance frequency of the device, though this information is obtained more quickly via impedance analysis. Continuous &#64258;uid atomization, as an example application, requires careful &#64258;uid flow control, and we present such a method with high-speed imaging and droplet size distribution measurements via laser scattering.

Fabrication of piezoelectric thickness mode transducers via direct current sputtering of plate electrodes on lithium niobate is described. Additionally, reliable operation is achieved with a transducer holder and &#64258;uid supply system and characterization is demonstrated via impedance analysis, laser doppler vibrometry, high-speed imaging, and droplet size distribution using laser scattering.

ייצור ואפיון של מכשירי פיזואלקטריים במצב עובי לאטוביזציה

We present a technique to fabricate simple thickness mode piezoelectric devices using lithium niobate (LN). Such devices have been shown to atomize liquid ...