Name: determination of thermodynamic properties of alkaline earth-liquid metal alloys using the electromotive force technique
Uploaded: 2017-11-03T15:00:00
Duration: 12 min 2 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Determination of Thermodynamic Properties of Alkaline Earth-liquid Metal Alloys Using the Electromotive Force Technique at JoVE.com

Bu eser bize Enerji Bakanlığı tarafından Office nükleer enerji nükleer enerji üniversite programları (Ödülü No desteklenmiştir DE-NE0008425); Entegre üniversite programı Yüksek Lisans Bursu (Ödülü No DE-NE0000113); ve Ticaret Bakanlığı, sanayi &#38; enerji, Kore Cumhuriyeti, enerji verimliliği &#38; kaynakları çekirdek teknoloji programı enerji teknoloji değerlendirme ve planlama (KETEP) (No. 20142020104190) Kore Enstitüsü. Bu makalenin yayın kısmen Pennsylvania State Üniversitesi kütüphaneleri açık erişim yayımlama Fonu tarafından finanse edildi.

1. fabrikasyon bir elektrokimyasal hücre bileşenleri <ol><li>ikili CaF 2 imalatı-AF 2 elektrolit <ol><li>Hesaplama ikili her bileşen için gerekli kütle elektrolit 350.0 ± 5.0 g karışımı 97 mol % CaF 2 ve 3 mol % AF 2 (Örneğin, 333.4 g CaF 2 ve BAV 2 16.6 g) ile için.</li>
		<li>Ölçü dışarı ve tuz karışımı yaklaşık 1,3 kg yttria-sağlamlık Zirkon medya (3 mm çapı) ve 25,0 ± 0.1 g polivinil alkol (PVA, organik Ciltçi) freze ile birlikte bir 1, 5 L plastik şişe içine dökün. 4/5 şişe olana izopropil alkol (IPA) eklemek tam. Şişe kapatın ve el ile sallamak içeriği karışım bileşenleri olarak dağıtabilmenizi yaklaşık 1 dk için.</li>
		<li>Yer plastik şişe tuz karışımı ile top mill (iki-Silindirler, 12,5 &#34; uzunluğu). 24 h için dakika (RPM) ve değirmen başına 250 devrimler için Top mill hızını ayarlamak</li>
		<li>Karışımı bir elekten (10 mesh) freze medya ve tuz karışımı ayırmak için bir tavaya dökün. Bir sıkmak şişe kullanarak durulayın elek hafifçe ile kalan karışımı yakalamak için IPA 10 mL.</li>
		<li>Topu öğütülmüş homojen karışımı bir duman mahalle ~ 24 h için kuru ve karışımı bir harç ve havaneli kullanarak ince bir toz eziyet. 
		Not: kurutma işlemi hızlandırılmış gerekiyorsa, pan sıcak tabakta 373 için ayarla-ebilmek konmak K.</li>
		<li>Ölçmek 130,0 ± elektrolit toz ve yük düzgün bir Pelet die (75 mm çap, 60 mm yükseklik) içine toz 1.0 g dışarı.</li>
		<li>Die basın kullanarak uniaxially basın basınç 30 MPa ile toz için forma bir yeşil 2 ortaçağ halk ozanı 75 mm çap ve 17 mm kalınlıkta, cips. Pelet pelet ölmektedir kaldırmak için Pelet die ters çevir, ile halka içinde ortalanmış pelet pelet kalıp üzerine merkezli bir paslanmaz çelik yüzük (101 mm dış çap (OD), 35 mm yüksekliği, 4.8 mm kalınlık) yerleştirin. Dikkatle ~1.0 bar basınç Pelet ölmektedir kaldırmak için Pelet die yumrukla basın.</li>
		<li>Yeşil Pelet, Ortadakinin ve altı eşit aralıklı 25,4 mm matkap merkezleri arasında dokunarak delik (~0.5 mm derinlik) oluşturmak için küçük matkap (1 mm çap) kullanın. O zaman büyük matkap (11,2 mm çap) kullanmak el ile yedi kuyu merkezli inebilecek dokunarak delik, her biri yaklaşık 12 mm derin (Pelet yoldan yaklaşık ¾).</li>
		<li>Her gerekli altı elektrolit kapaklar için 4,5 ± 0.5 g elektrolit tozu ölçmek ve toz düzgün bir Pelet kalıp içine (19 mm çapında, 50 mm yükseklik) yük.</li>
		<li>Uniaxially elektrolit tozu ile 7,5 MPa için 1 dk bir yeşil Pelet 19 mm × 10 mm çapında ve kalınlığı basın. Pelet pelet ölmektedir kaldırmak için Pelet die ters çevir, ile halka içinde ortalanmış pelet pelet kalıp üzerine merkezli bir paslanmaz çelik yüzük (37,5 mm OD, 30 mm yükseklik, 3, 5 mm kalınlık) yerleştirin. Dikkatle Pelet die yumrukla ~1.0 bar basınç Pelet ölmektedir kaldırmak için tuşuna basın. Küçük matkap (2 mm çap) el ile her önemli bir merkezi delik matkap kullanmak 
		Not: Yeşil 1.1.8 unsurlardandır. ve 1.1.10. Aşağıdaki adımlarda bir tek fazlı katı elektrolit kurmaya hazır sinterleme için.</li>
		<li>Her büyük elektrolit Pelet ve altı küçük elektrolit kapaklar kümesi için hafifçe Sinterlenmiş Pelet ayrılması Alümina plaka kolaylaştırmak için kaba Alümina toz ile aliminyum plaka (10 cm çapında, 4.65 mm kalınlığında) kapsar. Öyle ki onlar birbirlerini dokunmayın elektrolit Alümina toz üstüne alin.</li>
		<li>1.1.11 yukarıdaki derlemesinden bir yüksek sıcaklık kutusu fırında yerleştirin. Aşağıdaki Isıtma profil taşlarla sinter: 393 K nem, 823 K 12 h için PVA yakmak kaldırmak için 12 h ve 3 h için 1,273 sinter, tüm oranları 5 K/dk Isıtma ile için K için. Sonra 298 K 2,5 K/dk. hızında cool</li>
	</ol></li> <li>İmalat alkali toprak alaşımlı elektrot <ol><li>argon dolu bir torpido, en az 6.0 g (örneğin, 5.6 g BI ve 0.4 g ba kombine bir kitle ile ikili alaşım iki bileşenden kitle dışarı ölçmek Baryum köstebek kesir x Ba Ba-Bi alaşım için 0,10 =). Bir tepsiye yerleştirin ve torpido kaldırmak. 
		Not: Reaktif metal madeni yağ oksidasyonu önlemek altında depolanır. Mineral yağ çıkarmak, alkalin - dünya metal parçalar halinde aseton 10 için solüsyon içeren temizleyicide s.</li>
		<li>Tüm metal parçalar ark-erimek sahne ortasına yerleştirin ve sahne alanı güvenli.</li>
		<li>Çekme vakum odası 3 bir vakum-bar (ölçer basınç) yaklaşık 1,0 elde kadar dak ve sonra dolgu 0.0 (ölçer basınç) bar için argonla için üzerinde. En az üç kez ark eritme işlemi sırasında bir inert argon atmosfer sağlamak için bu yordamı yineleyin.</li>
		<li>Göz-Koruma Kalkanı ark-erimek biriminin ve sahne ve ark erimek tungsten ucu arasındaki istikrarlı bir elektrik ark oluşturmak için geçerli. Metal parçalar, elektrik ark parçalara açarak tek homojen bir eritebilir. Yeterli erime doğruladı tarafından gözlemlenebilir ayrı bölüm halinde alaşım parça yokluğu. 
		Not: büyük ölçüde reaktif öğeleri erimiş, yüksek bir akım ~ 5 s neden içinde malzemenin buharlaşma ve tutarsızlıkları alaşım kompozisyonu neden daha uzun süre kullanıyor.</li>
		<li>Tek bir alaşım parçaları erime sonra geçerli ve ark erimek kapat. Sahne odasından gevşetin, alaşım flip ve ark erimek odasına geri sahne sıkın. Tekrar 1.2.3 - 1.2.5 formu homojen bir alaşım için üç kez.</li>
		<li>Alaşım yeniden erime sonra sahne odasından tekrar sökün ve kırmak veya alaşım yaklaşık 3-6 daha küçük parçalar halinde kesin. Sahne Alanı'nda alin ve ark erimek odasına geri sahne vida. Parçaları tek bir adımları 1.2.3 - 1.2.5 göre içine yeniden eritebilir.</li>
		<li>3-5 dk. Detach Sahne Alanı'ndan ark-erimek sistem soğutmak sistem izin ve alaşım bir plastik torba içinde saklayın. Son elektrokimyasal hücre derleme kadar etkisiz argon ortamı (örneğin, torpidoda) altında çanta yere. 
		Not: her deneme için iki referans elektrot alaşım parçaları ve ilâ dört çalışma elektrot alaşım parça farklı kompozisyon gerekli olur.</li>
	</ol></li> <li>Tungsten elektrik müşteri adayları ve ısıl hazırlanması <ol><li>6 tungsten teller (1 mm çap) 46 cm boy kesme. El ile 100 kum zımpara kağıdı kullanarak bir oksit tabaka gibi yüzey kirletici kaldırmak için her tel uzunluğu boyunca kum. Aseton ile ıslak mendil kullanarak Tel yüzeyi temizleyin.</li>
		<li>Ekle elektrik elektrik arasında kısa devre-ecek önlemek tel (6.35 mm çap, 30,5 cm uzunluğunda) bir alüminyum tüp içine yol açar ve paslanmaz çelik test Oda elektrokimyasal ölçüm sırasında. Gibi yaklaşık 12,7 cm (alt) bir ucunda bırakma bare tel yapmak için potansiyostat ile elektriksel temas yol için iletişim elektrotlar ile ve diğer ucunda (üst) 2.5 cm.</li>
		<li>Yaklaşık 3 g hızlı cure epoksi ve sertleştirici 1dk ahşap aplikatör sopanın ucuna kullanarak için mix.</li>
		<li>Tüp tel ile epoksi yaklaşık 3 g tüp kapatın en iyi amaçla geçerlidir. Tüp yatıyordu ve dikey bir laboratuvar standı kullanarak tel ve 15 dk. tekrar her tungsten telin (elektrik kurşun) tedavisi epoksi izin.</li>
		<li>45 cm ısıl (tip-K) ucuna bir yeni 30,5 cm uzun Alümina tüp ekleyebilir ve hızlı cure epoksi ~ 5 mm üst kısmında maruz ısıl bırakarak adım 1.3.4, benzer kullanarak ısıl ve Alümina tüp arasındaki boşluğu mühür. Epoksi için 15 dk. tedavisi izin</li>
	</ol></li></ol> 2. Elektrokimyasal hücre Meclisi <ol><li>elektrokimyasal hücre derleme bileşenleri Temizleme <ol><li>elektrokimyasal hücre Meclisi önce iyice kum ile paslanmaz çelik test odası iç yüzeyine 100 kum zımpara kağıdı oraya kadar paslanmaz çelik yüzeylerde görünür hiçbir kirlenme var. Test odası, Oda kap ve Alümina pota (8,2 cm çapında, 3,0 cm yükseklik) temiz ve de-iyonize su kullanarak durulayın IPA ile.</li>
		<li>Vakum bağlantı parçaları ve isopropanol ~ 10 dk için o-Ring parçaları solüsyon içeren temizleyicide ve onları kurutma fırın ~ 373 K. Uygula, içinde o-halkaları için vakum kalite için vakum yağ ince bir kaplama kurumasını sağlar. Derleme için bir dolu argon torpidoda içine tüm elektrokimyasal Kur bileşenleri taşımak.</li>
	</ol></li> <li>Elektrokimyasal hücre Meclisi yükleme <ol><li>Sinterlenmiş elektrolit (Adım 1.1) test odası taşıyıcıya bulunan Alümina pota ortasına yerleştirin.</li>
		Öyle ki malzeme üst elektrolit yüzeyi ile aynı hizada <li>her kuyuya yeterli elektrot malzeme yük. İki kuyu referans elektrot malzemelerle doldurmak (örneğin, Ba-Bi (x Ba = 0,05)) aynı kompozisyon. Sonra dört kuyu elektrot malzeme, her şey farklı kompozisyon ( Şekil 2) sahip çalışma ile doldurun. Bu adımda, elektrolit Wells silindir şeklinde yakın elektrot ark erimiş malzeme şekil ve işleme araçları (örneğin, Mini Torna, matkap, vb) kullanarak elektrik kurşun sokmak için bir merkezi delikten (2 mm çap) matkap . 
		Not: örnekleri hava oksidasyon azaltmak için pozlama süresini en aza indirmek. Geniş oksidasyon örnekleri (donuk) bir sigara parlak yüzey katmanda varlığı ile belirtilir. Oksit tabaka kaldırmak için kum 100 kum zımpara kağıdı kullanarak sample(s) yüzey ve Kuru Temizleme işlemi ile temizlik.</li>
		<li>Bağlantı noktası odası Cap odası, bir elektrolit kap ve bir alaşım elektrot delik delik baffle plakaları uydurma vakum yoluyla elektrik kurşun derleme (tungsten tel ile alüminyum tüp içinde 1.3) yerleştirin. Tüm altı elektrotlar için bu yordamı yineleyin. Daha sonra bağlantı noktası uygun son vakum yoluyla ve yedinci kuyuya ısıl merkezinde yerleştirin. Sıkıca alaşım elektrolit yüzeye dokunun. Tam bir derleme Şekil 2 ve şekil 3 ' te gösterilen. 
		Not: Her tungsten tel sıkıca elektrolit yüzeye dokunun gerekir. Alaşım işlenmiş çok kırılgan ise, tungsten tel tel alaşım karşı tuşuna basıp yerleşimi limanda uydurma vakum uydurma vakum sıkma tarafından güvenlik altına alma alaşım karşı preslenmiş tutulabilen</li>
		<li>Paslanmaz çelik vakum odası üst oluk büyük o-ring yerleştirin. Dikkatli bir şekilde monte elektrokimyasal hücreler test odasına indir. Güvenli bir şekilde tüm vakum-mühür bileşenleri ve test odası kelepçe sıkın.</li>
	</ol></li> <li>Çıkarma nem ve emf ölçüm elektrokimyasal hücre derlemesinden oksijen <ol><li>monte test odası bir pota ocağı yük. İki Çakışan katmanları elektrokimyasal hücredeki tek tip sıcaklık dağılımı sağlamak ve test üstündeki epoksi mühürler önlemek için fırın değil vakum odasının fiberglas yalıtım maruz yüzeyi çevresine yerleştirin odası.</li>
		<li>Soğutma tüp giriş ve çıkış bağlantı noktalarına ( şekil 3 ve şekil 4) test odası soğutma suyu hattı eklemek.</li>
		<li>Vakum/argon satırı test odası giriş bağlantı noktasına takın ve çıkış bağlantı noktası vanayı kapat. Vakum ölçer okuma altında 10 mtorr kadar test odası tahliye. 
		Not: vakum seviyesi az 10 mtorr elde edemez, onay mühür bileşenleri o-halkaları, kelepçeler, dahil olmak üzere test odası Tüp bağlantı parçaları ve epoksi mühürler.</li>
		<li>Etkin vakum altında (&#60; 10 mtorr), 5 K/dk hızında Isıtma 373 K için fırın sıcaklık artışı ve 10 h için basılı tutun; 543 K için aynı Isıtma oranda artan ve 10 h. Not tutun: kurutma işlemi yaklaşık 20 h. alır</li>
		Yukarıdaki kurutma işlemi tamamlandığında, <li>tasfiye odası ultra yüksek saflıkta argonla doldurdum. Tahliye tekrar (&#60; 10 mtorr) ve tasfiye argon (~ 1 atm) yüksek sıcaklıklardaki işlemi için bir inert atmosfer sağlamak için en az üç kez.</li>
		<li>Son argon tasfiye sonra test odası giriş ve çıkış valfleri açın ve debimetre 50.0 mL/dk ortam atmosferik odası basınçta sürekli argon akışını korumak için ayarlamak (~ 1 atm).</li>
	</ol></li></ol> 3. Elektrokimyasal ölçümleri <ol><li><ol><li>hücre derleme ve potansiyostat arasındaki elektriksel temas kurma bağlanmak sayaç elektrot kablosu ve referans elektrot kablosu potansiyostat bir kez bir fırın vardır 543 ulaştı K. 
		Not: Her elektrot kablosu (Örneğin, referans elektrot, sayaç elektrot, çalışma elektrot elektrot kabloları algılama,) bir fiş, elektrik bağlantısı sağlayan kablo sonuna vardır.</li>
		<li>Bir timsah klip referans elektrot kablosu sonuna potansiyostat eklemek ve referans elektrot elektrik ilk hücre derleme'üzerine klip.</li>
		<li>Tak beş çalışma elektrot kabloları, her bağlantı noktası 1 ile 5, (MUX) çoğullama anahtar üzerindeki içine bir kutu. Bir timsah klip her çalışma elektrot kablosunu takın ve diğer beş elektrotlar göreli sıralı voltaj ölçümleri için izin elektrokimyasal hücre derlemeden elektrik kurşun her çalışma elektrot için her timsah klip bağlanmak referans elektrot için. 
		Not: Bir çalışma elektrot aynı düzenleme referans elektrot olarak sahip olmalıdır. Bu iki özdeş elektrot arasındaki gerilim farkı yaklaşık sıfır olmalı ve tüm ölçüm sırasında takip edilmelidir. Bir voltaj fark daha az 2-3 mV gösterir istikrar ve doğru emf ölçümler için referans elektrot sisteminin güvenilirliği.</li>
		<li>Paslanmaz çelik test odasına bir yere kablosunun bir ucunu takın ve diğer son direc takınBatıdaki bir elektrik prizine yere portuna. 
		Not: Bu yordam etkili Isıtma elemanları paslanmaz çelik test odası Faradaic bir kafes gibi elektrokimyasal ölçümler sırasında hizmet çünkü fırın gelen elektriksel gürültü bastırır.</li>
		<li>Oluşturmak için sırayla galvanostatic modu altında potansiyostat yazılımını kullanarak çalışma elektroda açık devre potansiyel (OTM) ölçmek için elektrokimyasal yazılım kullanarak bir programı. 
		Not: Özel program, istek, önlemler ve kayıtları her çalışma elektrodu ile sırayla için 15 dk süren her rotasyon ile zaman içinde dönen OCP her çalışma elektrot olarak kullanılabilir. Program çalışma elektrotlar kayıt OCP ölçümler her sıcaklık artışı, dizi döndürmek.</li>
		<li>Artırmak nerede elektrolit emf ölçülerini ionically iletken hale fırın sıcaklığı 543 K dan 1,073 K 5.0 K/dk. 
		Not: 1,073 K referans elektrot emf ölçümler sırasında elektrolit ve referans elektrot potansiyelleri geliştirilmiş istikrar için elektrik kurşun ile kararlı elektriksel temas kurmak için tamamen erimiş olmalı.</li>
	</ol></li> <li>Termal profil termal emf ölçüm sırasında Bisiklete binme için fırın ayarlama Not: Sıcaklık aralığı elektrot besteleri (erime örneğin, faz geçiş davranışını şartlı olduğunu sıcaklık) yanı sıra alaşım kompozisyonu reaktivite. Ba-Bi ve Sr-Bi alaşım sisteminden 723 ve IR/1,073 K, çalışma için tipik sıcaklık profili aşağıda verilmiştir.
	<ol><li>Program fırın denetleyicisi 1,073 K 723 K fırın sıcaklığı azalmaya ve 723 K 1,073 K 5 K/dk 25 K aralıklarla ± bayiliği oranında artırmak için. Her sıcaklık adımda (her 25 K Aralık), 1-2 h bileşenleri termal ve elektrokimyasal denge ulaşmak izin vermek için sıcaklık tutun. 
		Not: hücre sıcaklık ± 1 K ısıl verileri ilişkili veri alma (DAQ) sistemi tarafından görüntülenen tarafından gösterilen her sıcaklık adımda içinde sabit kalır bir kez termal denge ulaştı.</li>
	</ol></li> <li>Sıcaklık ve emf veri toplama <ol><li>elektrokimyasal hücre sıcaklığını bir ısıl DAQ sistemi kullanarak tüm termal döngüsü sırasında kayıt; Fırın Sıcaklık alt ve üst sınırları dahil program ve ısıl türü. Sıcaklık kayıt olarak aynı zamanda emf ölçüm programı başlar. 
		Not: Her çalışma elektrot OCP ölçümü referans elektrot karşı ölçülür. OCP ölçüm iki referans elektrot arasında 2-3'den az mV olmalıdır.</li>
		<li>Hücre sıcaklık ve her çalışma elektrot OCP ölçümleri sıcaklık bir fonksiyonu olarak her alkali toprak-sıvı metal alaşımı emf değerlerini belirlemek için kullanın. OCP değerler her sıcaklıkta çalışma ve referans elektrot arasındaki emf değerlerdir.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol>
	<li>Ipser, H., Mikula, A., Katayama, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Overview:+The+emf+method+as+a+source+of+experimental+thermodynamic+data.">Overview: The emf method as a source of experimental thermodynamic data.</a> CALPHAD: Comput. Coupling Phase Diagrams Thermochem. 34 (3), 271-278 (2010).</li><li>Kim, H., Smith, N., Kumar, K., Lichtenstein, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemical+Separation+of+Barium+into+Liquid+Bismuth+by+Controlling+Deposition+Potentials.">Electrochemical Separation of Barium into Liquid Bismuth by Controlling Deposition Potentials.</a> Electrochim. Acta. 220, 237-244 (2016).</li><li>National Research Council. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Electrometallurgical Techniques for DOE Spent Fuel Treatment: Final Report. , (2000).</li><li>Simpson, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Projected+Salt+Waste+Production+from+a+Commercial+Pyroprocessing+Facility.">Projected Salt Waste Production from a Commercial Pyroprocessing Facility.</a> Sci. Technol. Nucl. Install. 2013, 1-8 (2013).</li><li>Lichtenstein, T., Smith, N. D., Gesualdi, J., Kumar, K., Kim, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermodynamic+properties+of+Barium-Bismuth+alloys+determined+by+emf+measurements.">Thermodynamic properties of Barium-Bismuth alloys determined by emf measurements.</a> Electrochim. Acta. 228, 628-635 (2017).</li><li>Kim, H., Boysen, D. A., Ouchi, T., Sadoway, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calcium-bismuth+electrodes+for+large-scale+energy+storage+(liquid+metal+batteries).">Calcium-bismuth electrodes for large-scale energy storage (liquid metal batteries).</a> J. Power Sources. 241, 239-248 (2013).</li><li>Delcet, J., Delgado-Brune, A., Egan, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coulometric+Titrations+Using+CaF2+and+BaF2+Solid+Electrolytes+to+Study+Alloy+Phases.">Coulometric Titrations Using CaF2 and BaF2 Solid Electrolytes to Study Alloy Phases.</a> Symp. Calc. Phase Diagrams Thermochemistry Alloy Phases. 275, 275-287 (1979).</li><li>Roine, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Outokummpu HSC Chemistry 5.1. Chemical Reaction and Equilibrium Software with Extensive Thermochemical Database. , (2002).</li><li>Smith, N. D., Lichtenstein, T., Gesualdi, J., Kumar, K., Kim, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermodynamic+Properties+of+Strontium-Bismuth+Alloys+Determined+by+Electromotive+Force+Measurements.">Thermodynamic Properties of Strontium-Bismuth Alloys Determined by Electromotive Force Measurements.</a> Electrochim. Acta. 225, 584-591 (2017).</li><li>Kim, H., 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=Thermodynamic+properties+of+Calcium-Bismuth+alloys+determined+by+emf+measurements.">Thermodynamic properties of Calcium-Bismuth alloys determined by emf measurements.</a> Electrochim. Acta. 60, 154-162 (2012).</li><li>Okamoto, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Ba-Bi (Barium-Bismuth). , (1990).</li><li>Lichtenstein, T., Gesualdi, J., Nigl, T. P., Yu, C. T., Kim, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermodynamic+Properties+of+Barium-Antimony+Alloys+Determined+by+Emf+Measurements.">Thermodynamic Properties of Barium-Antimony Alloys Determined by Emf Measurements.</a> Electrochim. Acta. , (2017).</li><li>Wagner, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Limitation+of+the+Use+of+CaF2+in+Galvanic+Cells+for+Thermodynamic+Measurements+due+to+the+Onset+of+Electronic+Conduction+under+Reducing+Conditions.">Limitation of the Use of CaF2 in Galvanic Cells for Thermodynamic Measurements due to the Onset of Electronic Conduction under Reducing Conditions.</a> J. Electrochem. Soc. 115 (9), 933-935 (1968).</li></ol>

Yazarlar hiçbir yayın malzeme ile ilgili açıklamayı çıkar çatışması var.

Bu eser emf hücresindeki bir CaF2kullanır-elektrot kompozisyon sabit bir sıcaklıkta değişti nerede coulometric titrasyon tekniği kullanan bir emf hücreye göre sabit besteleri, masif elektrolit ve elektrot malzemeleri dayalı. Coulometric titrasyon ile elektrot kompozisyon mükemmel coulombic verimliliği varsayarak Faraday'nın hukuk tarafından belirlenir. Ancak, büyük ölçüde reaktif alkalin - dünya orta çözünür (örneğin, Ba ~ 15 mol % çözünürlük BaCl2) içinde elektrolit aracılığıyla elektronik iletim teşvik etmek ve doğru önleme kendi halide tuzları metallerdir coulometric titrasyon7,13sırasında kompozisyon elektrot. Bu eser elektrokimyasal hücrede sabit besteleri, böylece coulometric titrasyon tarafından kompozisyon muhasebe belirsizlik ortadan kaldırarak, elektrot malzeme ile çalışır ve doğru emf ölçümleri toprak alkali alaşımlarının sağlar. Ayrıca, bu iş benzersiz elektrokimyasal hücrede termodinamik özellikleri değerlendirilmesi kompozisyonlar geniş bir aralığında hızlandırmak için aynı anda aynı deneyi içinde dört alaşım bestelerinden emf değerleri ölçer ve sıcaklıklar.
Ark-erimek ikili alaşımlardan imal eskisi gibi alaşımlar son kompozisyon elektrik ark ve metallerin yüksek buhar basıncı yüksek sıcaklık nedeniyle ilk kompozisyon sapma mümkündür. Doğru bir şekilde ikili alaşımların emf-sıcaklık ilişkisi bildirmek için onların kompozisyon İndüktif kullanarak plazma atomik emisyon spektroskopisi (ICP-AES), Ba-Sb sistem12için Tablo 3 ' te gösterilen birleştiğinde teyit edildi.
Elektrokimyasal hücre bileşenleri adım 2.3.4, yüksek kaliteli vakum alma zorlukları göre kurutma önce (&#60; 10 mtorr) ortaya çıkabilir. O-ring vakum odası kurulum doğru onun paslanmaz çelik oluk oturabilir değil. Ayrıca ek epoksi için olası kaçakları tak için uygulanabilir alüminyum tüpler, epoksi mühürler bir boşluk olabilir. EMF ölçümler sırasında elektrik müşterileri kaybetmek A-B alaşımlar ve iletişim yavaşça alüminyum boru büküm tarafından alaşımları ile yeniden kurulmuş olabilir emf değerleri büyük dalgalanmalar gözlenir, böylece müşteri adayıyla sıvı alaşım ıslatma.
Zaman zaman emf değerleri soğutma ve Isıtma döngüleri arasında büyük bir histeresis sergileyebilirler. Genel olarak, bir histeresis döngüleri soğutma/Isıtma arasında emf değerlerden elektrolit özellikle yüksek alkali toprak konsantrasyonlarda reaktif elektrot besteleri ile bozulması (1) kaynaklı; (2) elektrot malzemeleri buharlaşma yüksek sıcaklıkları ve test odası içinde kalan oksijen oksidasyon nedeniyle bozulması; veya (3) sigara denge faz davranış elektrot reçetesi, etkileri ve soğutma döngüsü sırasında metastable aşamaları oluşumu undercooling de dahil olmak üzere.
Elektrot ve elektrolit arasındaki bozulma reaksiyon belirgindir, deneysel set-up çalışma sıcaklığı maksimum azaltarak elektrokimyasal hücre bozulması azaltmak için değiştirilebilir. Etkileri undercooling huzurunda, Isıtma döngüsü sırasında elde edilen emf değerler denge termodinamik özellikleri belirlemede yararlı. Metastable aşama oluşumu bir histeresis emf ölçümlerde neden olduğunda, elektrot malzemeleri faz davranışını tamamlayıcı teknikleri, örneğin, XRD, faz bileşenlerinin analizi tarafından yapısal karakterizasyon inceleme gerektirir elektron mikroskobu (SEM) enerji dağıtıcı spektroskopisi (EDS) ve faz geçiş sıcaklıklar DSC tarafından tarama tarafından. Faz geçiş veri de 1,223 K, yukarıdaki tarif emf ölçüm tekniği ile2-AF2 elektrolit aşağılamak için başlayabilir CaF elde etmek zor olabilir.
Bu eser emf ölçüm teknikte ikili alkali toprak-sıvı metal alaşımlar, etkinlik, kısmi molar entropi, kısmi molar entalpi ve faz geçiş sıcaklığında da dahil olmak üzere ampirik termodinamik özelliklerini belirlemek için kullanılabilir. Bu termodinamik veri olarak toprak alkali alaşımlarının tamamlayıcı teknikleri (XRD, DSC ve SEM) ile ikili faz diyagramları şekil 85' olarak rafine bir deneysel olarak kullanılmaktadır. Her alkalin - dünya metal etkinlik değerlere (A = Ca, Ba ve Sr) sıvı metaller (B Bi ve Sb =), toprak alkali elementleri ve sıvı metaller arasındaki atomik etkileşimler gücünü mamüllerinin alkali-Dünya'yı ayırmak için kullanılacak olabilir fizyon ürünleri erimiş tuz çözümleri.

Elektromotor kuvvet (emf) ölçümleri doğrudan bir kimyasal reaksiyon kısmi molar Gibbs serbest enerji değişimine belirlemek ve etkinlik, kısmi molar entalpi ve kısmi molar entropi1gibi doğru termodinamik özellikler sağlar. Termokimyasal veri üzerinden çok bileşenli faz diyagramları, ilk ilke malzeme modelleme, sentezi için yeni deneysel doğrulama için arıtma malzemeleri toplumda araştırma konuları çeşitli için çok önemli değil intermetallic türler avantajlı özellikleri ile. Son zamanlarda, Kim vd. sıvı metal elektrotlar erimiş tuz elektrolit2' den toprak alkali türler ayırarak canlılığı değerlendirmek için emf ölçümler kullanılmaktadır.
Elektrokimyasal ayrılık erimiş tuzları (örneğin, LiCl KCl) kullanarak3geri dönüşüm kullanılan nükleer yakıt uranyum ve transuranik metaller ayıran için umut verici bir teknolojidir. Erimiş tuz bir anot olarak kullanılan yakıt işlenirken, füzyon ürünleri uranyum daha alt standart azaltma potansiyelleri ile okside ve erimiş tuz çözünmüş iyonların (örneğin, Ba2 +, Sr2 +,+Cs ve nadir-toprak birikir metal katyonlar)4. Sonuç olarak, erimiş tuz elektrolit gerekir düzenli olarak yerini ve/veya ayrı birikmiş fizyon ürünleri4daha işlenmiş. Bu iyonlar ayrı zorlaştırır kurucu özellikler arasında en düşük standart azaltma potansiyelleri sergilemek çünkü belirli endişe alkali/alkali-dünya füzyon (Ba2 +, Sr2 +ve Cs+) ürünlerdir erimiş tuz eriyik--dan.
Ancak, Lichtenstein vd. yakın zamanda baryum sıvı bizmut düşük termodinamik etkinlik sergileyen gösterdi (baryum köstebek kesir xBa (BI içinde) 10-12 x 8.7 = 0,05, 1.123 K), güçlü ima atomik Baryum ve bizmut5arasındaki etkileşimler. Kim ve ark. gözlenen bu etkileşimler baryum iyonları ifade potansiyelleri sıvı bizmut elektrot (-3.74 V-2.49 V Cl-/Cl2(g) vs. için), bir kayma neden baryum tercihli bir birikimi sonuçlanan elektrolit çözüm (BaCl2- LiCl CaCl2- NaCl, 16-29-35-20 mol %) 773-973 K6. Seçmeli olarak kullanılan nükleer yakıt elektrokimyasal işleme için kullanılan elektrolit alkali/alkali-dünya füzyon ürünleri ayırmak için sıvı metal elektrot kullanarak ifade potansiyel bu vardiyada kaldıraçlı. Alkali/alkali-dünya füzyon ürünleri erimiş tuz elektrolit ayıran canlılığı belirlemek için potansiyel sıvı metaller (örneğin, BI, Sb) bu öğelerin termodinamik özellikleri belirlenmelidir.
Önceki çalışmalarda, Delcet vd. coulometric titrasyon ikili alaşımların termodinamik özellikleri belirlemek için kullanılan (örneğin, Ba-Bi, Ba-Sb, Ba-Pb)7. Ba-Bi alaşımları xBa ' e kadar 0,50, = coulometric titrasyon 1.123 K bir tek-kristal BaF2 elektrolit kullanarak istihdam ve bizmut (2.4 x , 10-12 x baryum karşılaştırılabilir etkinlik değerleri gözlenen (BI) ba = 0,05, 1.123 K). Ancak, bu sonuçlar ikili alaşımları baryum içeriği ile ilgili belirsizlik nedeniyle yanlış bildirildi. Baryum yüksek reaktif ve daha yüksek sıcaklıklarda halide tuz artan elektronik iletim neden ve coulometric sırasında yanlış kompozisyon muhasebe yol onun halide tuzları (1,163 k BaCl2 mol % ~ 15), çözünür metaldir titrasyon. Termodinamik özellikleri (örneğin, aşırı kısmi molar Gibbs serbest enerjisi, kısmi molar entalpi, kısmi molar entropi) büyük ölçüde reaktif öğeleri içeren ikili alaşımların belirlemek için bu protokol için açıklanan emf yöntemi kullanıldı.
İkili alaşımların Termokimyasal özellikleri için denge hücre potansiyel Ehücre (Yani, emf) alaşımı (A-B) ölçerek saf metal A. referans potansiyeline göre belirlenebilir Sonra hücre potansiyeli doğrudan hücre tepki Nernst ilişkisi göre kısmi molar Gibbs serbest enerji (veya kimyasal potansiyel) değiştirmek için ilgili (<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/56718/56718eq1.jpg">).
Bu çalışmada toprak alkali alaşımları EMF ölçülerini florür iyon iletken CaF2 temel elektrolit olarak çünkü seçilen Ca2 +/Ca Redoks potansiyeli (E0 -5.59 V =) diğerinden daha negatif toprak alkali Redoks potansiyeli (örneğin, <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/56718/56718eq2.jpg"> </img>, <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/56718/56718eq2.jpg"> F-/f2(g) 873 k karşı) florür sistemi8. Bu CaF2 daha fazla anlamına gelir kimyasal olarak istikrarlı diğer toprak alkali florür AF2 ' den (A = Sr veya Ba), ve Ba2 + veya Sr2 + iyonları CaF2- BaF2 ve CaF electroactive türler olduğunu 2- SrF2 elektrolit, anılan sıraya göre. CaF2yüksek kararlılık kullanmak, hangi en aza indirir Ba yan etki veya Sr CaF2 yüksek sıcaklıklardaki2-AF2 elektrolit oldu tek fazlı ikili CaF iyonik iletkenlik yanı sıra alaşımlar başarılı bir şekilde doğru ikili alkali toprak-sıvı metal alaşımlar emf ölçmek için istihdam. Tek fazlı ikili elektrolit oluşumu onayı şekil 19x-ışını kırınım (XRD) analizi ile doğrulanır.
Hücre ölçmek için potansiyel bir toprak alkali alaşım, aşağıdaki elektrokimyasal hücre bir katı hal ikili CaF2-AF2 (97 mol % CaF2, 3 mol % AF2) elektrolit10kullanarak uygulanan:
<img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/56718/56718eq4.jpg">,
nerede saf alkalin - Dünya A metal (A = Ca, Sr veya Ba) olarak referans elektrot (RE), solid CaF2-AF2 kompozisyon A-B alaşımları sabit çalışma elektrotlar (biz) ve B elektrolit olarak görev yapar mı aday sıvı metal BI veya Sb gibi. Elektrokimyasal hücredeki half-cell reaksiyonlar şunlardır: 
<img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/56718/56718eq5.jpg"> 
<img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/56718/56718eq6.jpg">
ve genel hücre reaksiyonu: 
<img alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/56718/56718eq7.jpg">
Burada e- bir elektron alışverişinde hücre reaksiyonları ve z değiş tokuş elektron sayısıdır (z = 2 alkali toprak elementleri için). Bu genel tepki, kısmi molar Gibbs serbest enerjisi A metal değişikliği için <img alt="Equation 8" src="/files/ftp_upload/56718/56718eq8.jpg"> </img>, şöyle verilir: 
<img alt="Equation 9" src="/files/ftp_upload/56718/56718eq9.jpg"> nerede<img alt="Equation 10" src="/files alt="Equation 10" src=""></img alt="Equation 10" src="/files>/ ftp_upload/56718/56718eq10.jpg "/ > kısmi molar Gibbs serbest enerjisi bir metal metal b olduğunu <img alt="Equation 11" src="/files/ftp_upload/56718/56718eq11.jpg"> olduğunu standart Gibbs serbest enerji saf bir metal, R ideal gaz sabiti, T sıcaklığı Kelvin, ve birA metal B. A etkinliği olduğunu Ölçülen hücre emf, Ehücre, doğrudan kısmi molar Gibbs serbest enerjisi a değişikliği Nernst denklemi tarafından ilgili, 
<img alt="Equation 12" src="/files/ftp_upload/56718/56718eq12.jpg"> F Faraday sabiti nerede.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>1 L bottle</td>
			<td>US Plastic</td>
			<td>69032</td>
			<td>HDPE, wide mouth</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetone, 99.5%</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>30698</td>
			<td>ACS Grade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alumina dish</td>
			<td>AdValue Technology</td>
			<td>AL-4120</td>
			<td>81 mm OD, 30 mm height</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alumina plate</td>
			<td>AdValue Technology</td>
			<td>AL-D-82-6</td>
			<td>10 cm in diameter, 4.65 mm thickness</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alumina powder</td>
			<td>AluChem</td>
			<td></td>
			<td>AC99 tabular alumina</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alumina tube</td>
			<td>Coorstek</td>
			<td>66631-12.0000</td>
			<td>0.25 in. OD, 12 in. length</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Arc-Melter</td>
			<td>Edmund Buhler GmbH</td>
			<td>MAM1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Argon, 99.999%</td>
			<td>Praxair</td>
			<td>AR 5.0UH-K</td>
			<td>Ultrahigh purity</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ball mill</td>
			<td>Norton Chemical Process Products Corporation</td>
			<td>CF-70109</td>
			<td>6 sets of 2 12.5 in. rollers, RPM 1725/1425</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Barium</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>653</td>
			<td>99.2% purity</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Barium fluoride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>652458</td>
			<td>99.999% purity</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bismuth</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>556130</td>
			<td>99.999% purity</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Boron nitride</td>
			<td>Saint-Gobain</td>
			<td>AX-05</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calcium fluoride</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>11055</td>
			<td>99.95% purity</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cotton tip applicator</td>
			<td>Dynarex</td>
			<td>4301</td>
			<td>100 count, 3 in. long</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Die press</td>
			<td>Carver, Inc.</td>
			<td>3850</td>
			<td>Clamping force: 12 tons; Platens: 6&#160; x 6 in.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Drill bit 29 piece set</td>
			<td>Chicago-Latrobe</td>
			<td>45640</td>
			<td>1/16 in. - 1/2 in. x 1/64 in.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Drying pan</td>
			<td>Pyrex</td>
			<td>5300114</td>
			<td>15.5 in. x 9.5 in. x 2.25 in.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Emery paper</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>4681A21&#160;</td>
			<td>Grit size: 100</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fiberglass insulation</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>9346K38</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flowmeter</td>
			<td>Brooks</td>
			<td>MR3A00SVVT</td>
			<td>Range: 0.1 to 1 standard cubic feet per hour (SCFH) of Air</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gas bubbler</td>
			<td>Ace Glass</td>
			<td>8761-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High temperature box furnace</td>
			<td>Thermolyne</td>
			<td>F48020-80</td>
			<td>48000 Furnace, 8-segment program, Max. 1,200 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High temperature crucible furnace</td>
			<td>Mellen</td>
			<td>CC12-6X12-1Z</td>
			<td>6 in. ID, 12 in. depth. Max temp 1,200 &#176;C. 208 V</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High vacuum grease</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>Z273554</td>
			<td>Brand: Dow Corning</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inert atmopshere glovebox</td>
			<td>Mbraun</td>
			<td>MB200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isopropyl alcohol</td>
			<td>Macron Chemicals</td>
			<td>3032-21</td>
			<td>ACS Grade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Large pellet die set</td>
			<td>MTI Corporation</td>
			<td>EQ-Die-75D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polyvinyl alcohol, 99+%</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>341584-5KG</td>
			<td>Hydrolyzed, molecular weight (MW): 89,000-98,000</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potentiostat</td>
			<td>Autolab</td>
			<td>PGSTAT302N</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potentiostat-multiplexing switch box</td>
			<td>Autolab</td>
			<td>MUX SCANNER16 F/16 X WE</td>
			<td>Multiplexer (MUX) SCANNER16</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potentiostat control software</td>
			<td>NOVA</td>
			<td></td>
			<td>NOVA 1.11</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Precision mini lathe</td>
			<td>Harbor Freight Tools</td>
			<td>93212</td>
			<td>Brand: Central Machinery&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Quick cure epoxy</td>
			<td>Grainger</td>
			<td>5A462</td>
			<td>Brand: Devcon</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Recirculating chiller</td>
			<td>VWR International</td>
			<td>13271-204</td>
			<td>Model: 1175PD</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Small pellet die set</td>
			<td>MTI Corporation</td>
			<td>EQ-Die-18D-B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sonicator</td>
			<td>VWR International</td>
			<td>97043-968</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Squeeze bottle</td>
			<td>VWR International</td>
			<td>16650-022</td>
			<td>LDPE, 500 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless steel mesh sieve</td>
			<td>Amazon</td>
			<td></td>
			<td>10 mesh, 2 mm holes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Strontium</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>343730</td>
			<td>99% purity</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Strontium fluoride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>450030</td>
			<td>99.99% purity</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermocouple</td>
			<td>Omega</td>
			<td>KMQXL-125U-18</td>
			<td>K-type thermocouple</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermocouple acquisiton board</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>NI-9211</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tungsten wire</td>
			<td>ThermoShield</td>
			<td>88007-0.100</td>
			<td>99.95% wire</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum pump</td>
			<td>Pfeiffer</td>
			<td>PK D56 707</td>
			<td>Duo Line 1.6</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wipes</td>
			<td>Kimtech</td>
			<td>S-8115</td>
			<td>ULine distributor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wire cutters</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>5372A4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Yttria-stabilized zirconia milling media</td>
			<td>Tosoh, USA</td>
			<td></td>
			<td>3 mm diameter</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

determination of thermodynamic properties of alkaline earth-liquid metal alloys using the electromotive force technique

Bir CaF2 katı hal elektrolit dayalı bir roman elektrokimyasal hücre elde etmek için kompozisyon ve sıcaklık işlevleri olarak ikili alkali toprak-sıvı metal alaşımlar Elektromotor kuvvet (emf) ölçmek için geliştirilmiştir Termodinamik veri. (A nerede Ca, Sr veya Ba gibi alkali toprak elementi) bir kimyasal olarak kararlı katı hal CaF2-AF2 elektrolit, ikili A-B alaşım (B nerede BI veya Sb gibi sıvı metal) ile hücre oluşan bir metal elektrotlar ve saf bir çalışma referans elektrot. EMF veri bir sıcaklık aralığında, 723 K 1.123 K deneme başına birden fazla alaşım besteleri için 25 K artışlarla toplanır ve etkinlik değerleri, faz geçiş sıcaklıklar ve kısmi molar entropies/enthalpies için verim için analiz sonuçları Her kompozisyon.

Şekil 5 görüntüler bir elektrokimyasal hücre yeniden Isıtma ve soğutma üzerine yapılan emf ölçümler: Ba-Bi (xBa = 0,05) | CaF2- BaF2| Ba-Bi (xBa = 0,05, 0,10, 0,20 ve), Ba-Bi alaşım nerede xBa = 0,05 hizmet referans elektrot5.
İki özdeş Ba-Bi alaşımları xBa arasındaki potansiyel farkı = 0,05 kalır daha az 2 mV kararlılığını ve güvenilirliğini referans elektrot gösteren tüm ölçüm sırasında. Alaşım besteleri xBa için = 0,10 ve xBa = 0,20, simetrik emf profil Isıtma ve soğutma çevrimleri, termal Bisiklete binme sırasında tekrarlanabilir emf değerleri gösteren sırasında elde edilir. (Her 25 K Aralık) her sıcaklık adımda, termal ve elektrokimyasal kararlı durum 1-2 h (şekil 5)5' ten daha az sayıda hücre sıcaklık ve hücre emf değeri ulaşmak.
Saf Ba(s), Ba-Bi emf değerleri standart devlete karşı Ba-Bi alaşımların termodinamik özellikleri belirlemek için (xBa = 0,05) alaşım referans elektrot saf Ba ile ilgili olarak ayarlanması gerekir. Emf değerleri referans elektrot saf Ba ile ilgili olarak, ayrı bir elektrokimyasal hücre kullanarak saptanır: Ba(s) | CaF2- BaF2| Ba-Bi (xBa = 0,05) ve sonuçları şekil 6' da sunulmuştur. Doğrusal kullanarak uygun bu ölçüm xBa = 0,05 (şekil 6), emf Ba-Bi alaşımlar (Ehücre) değerlerini saf Ba metal5göre belirlenir.
Ba-Bi alaşımlar, göreli olarak saf Ba(s), emf değerleri seçilen Ba-Bi alaşımlar için Şekil 7 ' de gösterildiği gibi her elektrot kompozisyon sıcaklıkta bir fonksiyonu olarak çizilir (xBa = 0,05 - 0,25)5. Doğrusal uygun sıcaklık karşı çizilen emf veri kısmi molar entropi değişimi aşağıdaki termodinamik Denklem kullanılarak hesaplanır: 
<img alt="Equation 13" src="/files/ftp_upload/56718/56718eq13.jpg"> ve bizmut baryum kısmi molar entalpi Gibbs-Helmholtz denklem gibi termodinamik ilişkileri kullanarak aşağıdaki gibi hesaplanabilir. Sonuçları Tablo 15' te özetlenmiştir. 
<img alt="Equation 14" src="/files/ftp_upload/56718/56718eq14.jpg">
Baryum etkinlik aynı zamanda toplanan emf değerleri ve Nernst denklemi kullanarak tespit edilmiştir: 
<img alt="Equation 15" src="/files/ftp_upload/56718/56718eq15.jpg"> Sonuçları Tablo 25' te özetlenmiştir.
Ba-Bi alaşımları için EMF değerleri (Ba x = 0,05 - 0,80) aynı zamanda faz geçiş sıcaklıklar için her alaşım kompozisyonu belirlemek için kullanılmıştır. Diferansiyel tarama Kalorimetre (DSC) faz geçiş veri ile birlikte, İndüktif eşleşmiş plazma atomik emisyon spektroskopisi (ICP-AES) kompozisyon verileri, Tablo 312ve kristal yapısı içinde görüntülenen benzer XRD analiz, emf veri verilerden Okamoto (şekil 8)5,11tarafından bildirilen en son Ba-Bi faz diyagramı geliştirmek için kullanıldı.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56718/56718fig1.jpg"> 
Resim 1: Tek fazlı CaF2- SrF2 elektrolit XRD spectra. CaF2- SrF2 elektrolit öncesi ve sonrası sinterleme XRD spectra (en yoğun tepeye kadar her spektrum için normalleştirilmiş). Pure (*) CaF2 ve BAV2 kırınım desenleri karşılaştırma için sağlanır. Bu rakam Smith et al. değiştirildi 9 <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56718/56718fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56718/56718fig2.jpg"> 
Şekil 2: elektrokimyasal hücre A-B alkali toprak-sıvı metal alaşımlarının. Bir şematik elektrolit, elektrolit kapaklar, elektrot malzemeler, tungsten müşteri adayları ve ısıl (TC) ile emf ölçümleri için kullanılan elektrokimyasal hücre derleme. Referans elektrotlar 6 A-B alaşımları ikisidir ve 4 çalışma elektrotlar vardır. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56718/56718fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56718/56718fig3.jpg"> 
Şekil 3: emf ölçümler için elektrokimyasal Kur. Elektrokimyasal hücre bileşenleri ve ilişkili bileşenleri uygun çalışma koşulları için bir örnek. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56718/56718fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56718/56718fig4.jpg"> 
Şekil 4: deneysel kurulum araçları diyagramı. Soğutma su (düz, kalın), argon (düz, ince) ve emf ölçüm sistemi ile vakum (Kesikli) sıvı akışı bir şematik. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56718/56718fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56718/56718fig5.jpg"> 
Şekil 5: Elektrokimyasal emf ölçümleri Ba-Bi alaşımlar (xBa = 0,05 - 0,20). Elektromotor kuvvet (E1) ve sıcaklık ölçülen zaman soğutma ve Ba-Bi yeniden Isıtma üzerine bir fonksiyonu olarak (xBa = 0,05) | CaF2- BaF2| Ba-Bi (xBa = 0,05, 0,10 ve 0,20) hücre. Bu şekil Lichtenstein ve ark. değiştirildi 5 <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56718/56718fig5large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56718/56718fig6.jpg"> 
Şekil 6: Saf Ba vs Ba-Bi alaşım(Ba x 0,05 =) emf değeri ayarlama. Elektromotor kuvvet (EII) ölçülen sıcaklık bir Ba(s) kullanarak bir fonksiyonu olarak | CaF2- BaF2| Ba-Bi (xBa = 0,05) hücre. Bu şekil Lichtenstein ve ark. değiştirildi 5 <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56718/56718fig6large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56718/56718fig7.jpg"> 
Şekil 7: Emf ölçümleri Ba-Bi alaşımlar (Ba x = 0,05 - 0,25). Elektromotor kuvvet (Ehücre) Ba-Bi için sıcaklık fonksiyonu olarak alaşımlar xBa = 0,05, 0,10, 0.15, 0,20 ve bir Ba(s) göre 0,25 | CaF2- BaF2| Ba-Bi (XBa = 0,05 - 0,25), düz çizgiler doğrusal uygun temsil nerede. Bu şekil Lichtenstein ve ark. değiştirildi 5 <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56718/56718fig7large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56718/56718fig8.jpg"> 
Şekil 8: Ba-Bi faz diyagramı. Deneysel olarak kararlı Ba-Bi faz diyagramı dayalı emf ölçümlerde tamamlayıcı Ba-Bi alaşımlar, DSC ve XRD karakterizasyonu üzerine nerede (rt) ve (ht) oda sıcaklığında ve yüksek sıcaklık, sırasıyla temsil eder. Bu şekil Lichtenstein ve ark. değiştirildi 5 <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56718/56718fig8large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td> Ba x</td>
			<td>T (K)</td>
			<td>∂Ehücre/∂T (μV K\u20121)</td>
			<td>∂(ECell/T)/∂(1/T) (mV)</td>
			<td><img alt="Equation 16" src="/files/ftp_upload/56718/56718eq16.jpg">(J mol\u20121 K\u20121)</td>
			<td><img alt="Equation 17" src="/files/ftp_upload/56718/56718eq17.jpg">(kJ mol\u20121)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0,05</td>
			<td>707-938</td>
			<td>197 ± 6</td>
			<td>1011 ± 5</td>
			<td>38</td>
			<td>-195.1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0,1</td>
			<td>704-1048</td>
			<td>137 ± 1</td>
			<td>1031 ± 1</td>
			<td>26,4</td>
			<td>-199</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0,15</td>
			<td>728-1048</td>
			<td>125 ± 2</td>
			<td>1005 ± 2</td>
			<td>24,1</td>
			<td>-193.9</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0,2</td>
			<td>809-1048</td>
			<td>94 ± 7</td>
			<td>984 ± 6</td>
			<td>18,1</td>
			<td>-189.9</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0,25</td>
			<td>881-1048</td>
			<td>73.4 ± 5</td>
			<td>961 ± 5</td>
			<td>14,2</td>
			<td>-185.4</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0,25</td>
			<td>704-881</td>
			<td>-480 ± 14</td>
			<td>1448 ± 13</td>
			<td>-92.6</td>
			<td>-279.4</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
Tablo 1: Ba-Bi alaşımlarının termodinamik özellikleri (xBa = 0,05 - 0,25). Kısmi molar entropies değişiklik (<img alt="Equation 16" src="/files/ftp_upload/56718/56718eq16.jpg">) ve kısmi molar enthalpies (<img alt="Equation 17" src="/files/ftp_upload/56718/56718eq17.jpg">) besteleri xBa Ba-Bi için alaşım xBa 0,05 = emf değerleri, doğrusal uygun hesaplanan 0.25 = nerede yamaçları ve yakaladığını vardır <img alt="Equation 18" src="/files/ftp_upload/56718/56718eq18.jpg"> ve <img alt="Equation 19" src="/files/ftp_upload/56718/56718eq19.jpg"> </img>, anılan sıraya göre. Bu tablo Lichtenstein ve arkdeğiştirildi. 5
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td rowspan="2"> Ba x</td>
			<td colspan="3">E (V)</td>
			<td colspan="3">LN bir Ba</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>773 K</td>
			<td>873 K</td>
			<td>973 K</td>
			<td>773 K</td>
			<td>873 K</td>
			<td>973 K</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0,05</td>
			<td>1.164</td>
			<td>1.183</td>
			<td>1.203</td>
			<td>-35</td>
			<td>-31.5</td>
			<td>-28.7</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0,10</td>
			<td>1.137</td>
			<td>1.15</td>
			<td>1.164</td>
			<td>-34.1</td>
			<td>-30.6</td>
			<td>-27.8</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0,15</td>
			<td>1.101</td>
			<td>1.114</td>
			<td>1.127</td>
			<td>-33</td>
			<td>-29.6</td>
			<td>-26.9</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0,20</td>
			<td>1.075</td>
			<td>1.066</td>
			<td>1.076</td>
			<td>-32.2</td>
			<td>-28.3</td>
			<td>-25.7</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0,25</td>
			<td>1.075</td>
			<td>1.027</td>
			<td>1.032</td>
			<td>-32.2</td>
			<td>-27.3</td>
			<td>-24.6</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
Tablo 2: ölçülen emf değerleri (E) ve baryum bizmut içinde faaliyet doğal günlük (ln birBa). Ba-Bi alaşımları ölçülen emf değerleri (xBa = 0,05 - 0,25) karşı Ba(s) ve baryum bizmut 773 K, 873 K ve 973 K. içinde faaliyet doğal günlük Bu tablo Lichtenstein ve ark. değiştirildi 5
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td colspan="2"> Ba x mol fraksiyonu</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nominal</td>
			<td>Ölçülen</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.03</td>
			<td>0.03</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0,05</td>
			<td>0,05</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0,10</td>
			<td>0,09</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0,15</td>
			<td>0,14</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0,20</td>
			<td>0,20</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0,25</td>
			<td>0,25</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0,30</td>
			<td>0,30</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
Tablo 3: Nominal ve ölçülen baryum içerik Ba-Sb ikili alaşımların. Ba-Sb ikili alaşımları ölçülen ve nominal baryum içeriği. Baryum içerik Ba-Sb alaşımlarının İndüktif kullanarak plazma atomik emissio birleştiğinde doğrulandın spektroskopisi (ICP-AES). Bu tablo Lichtenstein ve ark. değiştirildi 12

Watch this Scientific Journal Video about Determination of Thermodynamic Properties of Alkaline Earth-liquid Metal Alloys Using the Electromotive Force Technique at JoVE.com

Determination of Thermodynamic Properties of Alkaline Earth-liquid Metal Alloys Using the Electromotive Force Technique

Bu protokolünü açıklar yüksek sıcaklıklarda (723-1.123 termodinamik özellikleri faaliyet, kısmi molar entropi, kısmi molar dahil, belirlemek için K) sıvı metal alaşımlar, alkali toprak elementleri Elektromotor kuvveti ölçümü entalpi ve faz geçiş sıcaklıklar, geniş kompozisyon aralığı boyunca.

Alkali toprak-sıvı Metal alaşımlar Elektromotor kuvvet tekniği kullanılarak termodinamik özelliklerinin belirlenmesi

A novel electrochemical cell based on a CaF2 solid-state electrolyte has been developed to measure the electromotive force (emf) of binary alkaline ...

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Chemistry

Organic Chemistry

Physics

Unit 1

Thermodynamics and Chemical Kinetics

The Second Law of Thermodynamics

Thermochemistry

Electrochemistry

SCIENTISTS IN ACTION

Determination of the Gas-phase Acidities of Oligopeptides

Oligopeptidlerin Gaz fazlı asitliğe belirlenmesi

Amino acid residues located at different positions in folded proteins often exhibit different degrees of acidities. For example, a cysteine residue ...

Structure and Coordination Determination of Peptide-metal Complexes Using 1D and 2D 1H NMR

Structure and Coordination Determination of Peptide-metal Complexes Using 1D and 2D 1H NMR

Copper (I) binding by metallochaperone transport proteins prevents copper oxidation and release of the toxic ions that may participate in harmful redox ...

Anticancer Metal Complexes: Synthesis and Cytotoxicity Evaluation by the MTT Assay

MTT deneyi ile sentez ve Sitotoksisite Değerlendirilmesi: Anticancer Metal Kompleksleri

Titanium (IV) and vanadium (V) complexes are highly potent anticancer agents. A challenge in their synthesis refers to their hydrolytic instability; ...

Generation of Zerovalent Metal Core Nanoparticles Using n-(2-aminoethyl)-3-aminosilanetriol

Generation of Zerovalent Metal Core Nanoparticles Using n-2-aminoethyl-3-aminosilanetriol

Sıfır değerlikli metal çekirdek Nanopartiküller Üretimi N- (2-aminoetil) -3-aminosilanetriol

In this work, a facile one-pot reaction for the formation of metal nanoparticles in a water solution through the use of ...

Insights into the Interactions of Amino Acids and Peptides with Inorganic Materials Using Single-Molecule Force Spectroscopy

Tek Molekül Kuvvetleri Spektroskopisi kullanarak İnorganik Malzemelerle Amino Asitler ve Peptitler Etkileşimi içine Trendleri

The interactions between proteins or peptides and inorganic materials lead to several interesting processes. For example, combining proteins with minerals ...

Surface Functionalization of Metal-Organic Frameworks for Improved Moisture Resistance

Geliştirilmiş nem direnci için Metal organik çerçeveler yüzey Functionalization

Metal-organic frameworks (MOFs) are a class of porous inorganic materials with promising properties in gas storage and separation, catalysis and sensing. ...

Disentangling High Strength Copolymer Aramid Fibers to Enable the Determination of Their Mechanical Properties

Disentangling yüksek mukavemetli kopolimer Aramid Elyaf mekanik özelliklerinin belirlenmesi etkinleştirmek için

Traditionally, soft body armor has been made from poly(p-phenylene terephthalamide) (PPTA) and ultra-high molecular weight polyethylene. However, to ...

Multiscale Sampling of a Heterogeneous Water/Metal Catalyst Interface using Density Functional Theory and Force-Field Molecular Dynamics

Türdeş olmayan su/Metal Catalyst arabirimi yoğunluğu fonksiyonel teorisi ve güç alanı moleküler dinamik kullanarak multiscale örnekleme

A significant number of heterogeneously-catalyzed chemical processes occur under liquid conditions, but simulating catalyst function under such conditions ...

Imaging Corrosion at the Metal-Paint Interface Using Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry

Uçuş süresi Ikincil Iyon kütle spektrometresi kullanılarak metal-Paint arayüzünde görüntüleme korozyon

Corrosion developed at the paint and aluminum (Al) metal-paint interface of an aluminum alloy is analyzed using time-of-flight secondary ion mass ...

A Microwave-Assisted Direct Heteroarylation of Ketones Using Transition Metal Catalysis

Geçiş Metal Kataliz Kullanarak Ketonların Mikrodalga Destekli Doğrudan Heteroarylasyon

Heteroarylation introduces heteroaryl fragments to organic molecules. Despite the numerous available reactions reported for arylation via transition metal ...