Name: combustion characterization and model fuel development for micro-tubular flame-assisted fuel cells
Uploaded: 2016-10-02T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Combustion Characterization and Model Fuel Development for Micro-tubular Flame-assisted Fuel Cells at JoVE.com

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. Les calculs de combustion <ol><li> Sélectionnez le carburant pour l&#39;analyse. Ici, choisissez le méthane comme combustible de référence, mais les principes sont transférables à d&#39;autres combustibles hydrocarbonés. </li><li> Avec 1 mole de méthane comme combustible, l&#39;équation d&#39;équilibrage (1) pour la combustion stoechiométrique pour obtenir l&#39;équation (2). <img alt="L&#39;équation 1" src="/files/ftp_upload/54638/54638eq1.jpg" /> <img alt="équation 2" src="/files/ftp_uplo...

<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>

Le protocole décrit ici est un pont important entre la recherche de la caractérisation de la combustion précédente et les essais de piles à combustible. L&#39;utilisation de la combustion pour le carburant de reformage et d&#39; essais de piles à combustible a été appliquée pendant plusieurs années dans les configurations DFFC 10-15. Cependant, la caractérisation du processus de combustion dans DFFCs est principalement lié à la caractérisation in situ de la composition de la flamme <sup...

pile à combustible à oxyde solide (SOFC) innovations ont été rapportés au cours des dernières années que la technologie continue de se développer. Parmi les nombreux avantages, les SOFC sont devenus connus pour un rendement énergétique élevé, de faibles émissions et la flexibilité de carburant modérée par rapport à d&#39; autres techniques de production d&#39;énergie de combustion sur la base 1. En outre, les SOFC sont évolutives permettant un rendement énergétique élevé, même à petite échelle. Malheureusement, les limitations dans l&#39;infrastructure de l&#39;hydrogène en cours ont créé un besoin pour des systèmes de carburant de reformage qui sont souvent inefficaces. Un développement récent est la pile à combustible assistée flamme micro-tubulaire (mT-FFC) a rapporté dans les travaux antérieurs de l&#39;auteur 2. Le mT-FFC est le premier exemple d&#39;une pile à combustible assistée flamme (FFC) qui se fonde sur les avantages de la cellule d&#39; origine de la flamme directe de carburant (DFFC), qui fournit la production de chaleur et de reformage de combustible par combustion 3. La configuration DFFC place une SOFC en contact direct avec une flamme ouverte à l&#39;envir ambianteonnement. La flamme s&#39;oxyde partiellement combustibles hydrocarbures plus lourds pour créer H 2 et du CO, qui peut être utilisé directement dans la SOFC avec moins de risques de cokéfaction du carbone par rapport au méthane pur ou d&#39; autres hydrocarbures plus lourds. En outre, la flamme fournit l&#39;énergie thermique nécessaire pour amener la SOFC à sa température de fonctionnement. Un changement récent à la DFFC originale est produite en déplaçant la SOFC hors de la zone de flamme et de canaliser les gaz d&#39; échappement de combustion à la SOFC pour créer le FCF 2. A la différence du DFFC, la combustion se produit dans une chambre partiellement fermée (au lieu de la température ambiante), de sorte que le rapport du combustible à l&#39;air peut être contrôlé et le gaz d&#39;échappement peut être directement introduit dans la pile à combustible sans se produit une combustion complète. CPF ont des avantages supplémentaires , y compris l&#39; utilisation de carburant élevée et une efficacité électrique par rapport à DFFCs 2. En tant que domaine de recherche, les techniques expérimentales sont nécessaires permettant d&#39;évaluer le potentiel de mT-FFCs pour les futures applications de production d&#39;énergie. Ces techniques nécessitent une analyse d&#39;oxydation partielle ou de combustion riche en combustible, et les gaz d&#39; échappement qui a été identifié comme un moyen de génération de H 2 et CO, également connu sous le nom de gaz de synthèse, de même que le CO 2 et H 2 O. Le gaz de synthèse peut être utilisé directement dans les piles à combustible pour la production d&#39;électricité. L&#39;analyse des gaz d&#39;échappement de combustion riche en combustible a été bien établie au cours des dernières années et a été réalisée théoriquement 4, informatiquement 5,6 et expérimentalement 7 pour de nombreuses fins différentes. Bon nombre des études théoriques et informatiques se sont appuyés sur l&#39;analyse de l&#39;équilibre chimique (CEA) pour évaluer les espèces de produits de combustion qui sont énergétiquement favorable, et les modèles cinétiques chimiques pour les mécanismes de réaction. Bien que ces méthodes ont été très utiles, de nombreuses technologies émergentes se sont appuyés sur des techniques expérimentales pendant la recherche et le développement. Les techniques expérimentales reposent généralement sur anala lyse des gaz d&#39; échappement de combustion utilisant un chromatographe en phase gazeuse (GC) 7 ou un spectromètre de masse (MS) 8. Soit la GC ligne / seringue ou la sonde MS est insérée dans l&#39;échappement de combustion et les mesures sont prises pour évaluer la concentration des espèces. L&#39;application des techniques expérimentales a été commune dans le domaine de la petite production d&#39;électricité à grande échelle. Voici quelques exemples de micro combustion qui ont été développés pour fonctionner avec SOFC simple chambre 7,9 et DFFCs 10-15. L&#39;analyse des gaz d&#39;échappement de combustion se produit dans une large gamme de conditions de fonctionnement, y compris des températures, des débits et des rapports d&#39;équivalence. Dans le domaine de la recherche DFFC, le combustible et l&#39;oxydant peut être partiellement pré-mélangé ou non pré-mélangé avec le brûleur ouvert à l&#39;atmosphère ambiante qui assure une combustion complète. Avec la nécessité d&#39;analyser la composition de la flamme, un MS a été utilisé dans de nombreux cas pour DFFC la recherche et l&#39; analyse de combustion 16. Le développement plus récent de la FFC diffère en se basant sur la combustion pré-mélangée avec le brûleur dans un environnement partiellement fermé pour empêcher l&#39;oxydation complète du carburant. Par conséquent, l&#39;analyse des gaz d&#39;échappement de combustion dans un environnement contrôlé exempt de fuites d&#39;air est nécessaire. Les techniques expérimentales développées à cet effet reposent sur les techniques antérieures utilisées pour la recherche de combustion micro avec une analyse de GC de l&#39;échappement de combustion à des rapports d&#39;équivalence variables. L&#39;analyse par GC conduit à la caractérisation de la composition des gaz d&#39;échappement de combustion ( par exemple, le pour cent en volume de chaque constituant d&#39;échappement comprenant du CO 2, H 2 O, N 2, etc.) Cette analyse permet de mélanger des gaz séparés en fonction des rapports mesurés par le GC pour créer un modèle d&#39;échappement de combustion riche en combustible pour les futures recherches FFC. Les protocoles d&#39;analyse de gaz d&#39;échappement de combustion riche en combustible, le développement d&#39;un modèle d&#39;échappement de combustion riche en combustible et appliquerment les gaz d&#39;échappement pour les tests SOFC sont établis dans le présent document. défis et limites communes sont discutées pour ces techniques.

<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.

La chambre de caractérisation de combustion doit être vérifiée avant l&#39;essai dans les rapports d&#39;équivalence souhaités pour le reflux de l&#39;air dans la chambre ou une autre fuite d&#39;air pendant l&#39;essai. Les procédés de combustion dans des chambres ouvertes sont connus pour être à peu près isobare. En conséquence, la pression dans la chambre de combustion peut ne pas être suffisant pour garantir que l&#39;air de l&#39;environnement extérieur est de nouveau ...

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.

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 ...

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Organic Chemistry

Engineering

Unit 1

Alkanes and Cycloalkanes

SCIENTISTS IN ACTION

Probing and Mapping Electrode Surfaces in Solid Oxide Fuel Cells

Exploration et cartographie des surfaces d&#39;électrodes en piles à oxyde solide

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

Recherche

Ingénierie

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

Préparation et évaluation des composites hybrides de carburant chimique et multi-parois des nanotubes de carbone dans l&#39;étude des ondes thermoélectrique

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

Caractérisation des nanocristaux Distribution de la taille en utilisant la spectroscopie Raman avec un multi-particules Phonon Confinement Modèle

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

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

Fabrication d&#39;impression de gros hétérojonction cellules solaires et<em&gt; In Situ</em&gt; Morphologie Caractérisation

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

Reaction Kinetics and Combustion Dynamics of I4O9 and Aluminum Mixtures

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 ...

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

Deux voies Valorisation de laitier de haut fourneau: Synthèse du carbonate de calcium précipité et zéolithique Heavy Metal Adsorbant

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

Mélange à quatre ondes dégénéré infrarouge avec conversion ascendante détection pour la détection de gaz Quantitative

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

Développement de méthodes pour les études spectroscopiques diélectriques de cavité séroélectrique sans contact de papier cellulosique

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

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

Fabrication et caractérisation des dispositifs piézoélectriques en mode épaisseur pour l’atomisation et l’acoustofluidique

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

Improving the Combustion Performance of a Hybrid Rocket Engine using a Novel Fuel Grain with a Nested Helical Structure

Améliorer les performances de combustion d’un moteur-fusée hybride à l’aide d’un nouveau grain de carburant avec une structure héliétique imbriquée

A technique to improve the combustion performance of a hybrid rocket engine using a novel fuel grain structure is presented. This technique utilizes the ...