Name: development and validation of chromium getters for solid oxide fuel cell power systems
Uploaded: 2019-05-26T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Development and Validation of Chromium Getters for Solid Oxide Fuel Cell Power Systems at JoVE.com

يقر المؤلفون بالدعم المالي المقدم من وزارة الطاقة الأمريكية بموجب المنحة الاتحادية DE-FE-0023385. ومن الامتنان المناقشة التقنية مع الدكتوررين بورك وشايليش فورا (المختبر الوطني لتكنولوجيا الطاقة). يتم الاعتراف الدكتور أميت باندي (خلايا الوقود LG، كانتون OH)، جيف ستيفنسون ومات تشو (مختبر شمال غرب المحيط الهادئ الوطني، ريتشلاند WA) لمساعدتهم في التحقق من صحة اختبار على المدى الطويل من أداء getters. يقر المؤلفون بجامعة كونيتيكت لتقديمها الدعم المختبري. ومن المسلم به أن الدكتور ليشون زانغ والسيدة شيينغ ليانغ ممن يُعترف بهم للمناقشة التقنية والمساعدة في التجارب.

1. توليف من الكروم جيتر
<ol><li>توليف مسحوق السلائف باستخدام الأرض القلوية وأملاح أكسيد المعادن الانتقالية عبر طريق التوليف المشترك التقليدي كما هو موضح في الشكل 116.<ol>
<li>إعداد محلول المخزون باستخدام 50.33 غرام من نتراتالسترونتيوم Sr (NO 3)2 و 43.97 غرام من نت?...

<ol>
	<li>Singh, P., Minh, N. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solid+oxide+fuel+cells:+Technology+status.">Solid oxide fuel cells: Technology status.</a> International Journal of Applied Ceramic Technology. 1, 5-15 (2005).</li><li>Stambouli, A. B., Traversa, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solid+oxide+fuel+cells+(SOFCs):+a+review+of+an+environmentally+clean+and+efficient+source+of+energy.">Solid oxide fuel cells (SOFCs): a review of an environmentally clean and efficient source of energy.</a> Renewable &#38; Sustainable Energy Reviews. 6, 433-455 (2002).</li><li>Mahato, N., Banerjee, A., Gupta, A., Omar, S., Balani, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Progress+in+material+selection+for+solid+oxide+fuel+cell+technology:+A+review.">Progress in material selection for solid oxide fuel cell technology: A review.</a> Progress in Materials Science. 72, 141-337 (2015).</li><li>Brandon, N. P., Skinner, S., Steele, B. C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+advances+in+materials+for+fuel+cells.">Recent advances in materials for fuel cells.</a> Annual Review of Materials Research. 33, 183-213 (2003).</li><li>Piccardo, P., Amendola, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=SOFC+&#8217;+s+Interconnects+Materials+Development.">SOFC &#8217; s Interconnects Materials Development.</a> Aisofc. , 189-194 (2009).</li><li>Yang, Z., Xia, G. -. G., Maupin, G. D., Stevenson, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conductive+protection+layers+on+oxidation+resistant+alloys+for+SOFC+interconnect+applications.">Conductive protection layers on oxidation resistant alloys for SOFC interconnect applications.</a> Surface and Coatings Technology. 201, 4476-4483 (2006).</li><li>Aphale, A. N., Hu, B., Reisert, M., Pandey, A., Singh, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxidation+Behavior+and+Chromium+Evaporation+From+Fe+and+Ni+Base+Alloys+Under+SOFC+Systems+Operation+Conditions.">Oxidation Behavior and Chromium Evaporation From Fe and Ni Base Alloys Under SOFC Systems Operation Conditions.</a> JOM. , (2018).</li><li>Matsuzaki, Y., Yasuda, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemical+properties+of+a+SOFC+cathode+in+contact+with+a+chromium-containing+alloy+separator.">Electrochemical properties of a SOFC cathode in contact with a chromium-containing alloy separator.</a> Solid State Ionics. 132, 271-278 (2000).</li><li>Hu, B., 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=Experimental+and+thermodynamic+evaluation+of+La1&#8722;xSrx+MnO3&#177;&#948;+and+La1&#8722;xSrxCo1&#8722;yFeyO3&#8722;&#948;+cathodes+in+Cr-containing+humidified+air.">Experimental and thermodynamic evaluation of La1&#8722;xSrx MnO3&#177;&#948; and La1&#8722;xSrxCo1&#8722;yFeyO3&#8722;&#948; cathodes in Cr-containing humidified air.</a> International Journal of Hydrogen Energy . 42, 10208-10216 (2017).</li><li>Aphale, A. N., Liang, C., Hu, B., Singh, P., Brandon, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Solid Oxide Fuel Cells Lifetime and Reliability: Critical Challenges in Fuel Cells. , 102-114 (2017).</li><li>Chen, 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=Highly+chromium+contaminant+tolerant+BaO+infiltrated+La+0.6+Sr+0.4Co+0.2+Fe+0.8+O+3&#8722;&#948;+cathodes+for+solid+oxide+fuel+cells.">Highly chromium contaminant tolerant BaO infiltrated La 0.6 Sr 0.4Co 0.2 Fe 0.8 O 3&#8722;&#948; cathodes for solid oxide fuel cells.</a> Physical Chemistry Chemical Physics. 17, 4870-4874 (2015).</li><li>Zhen, Y. D., Tok, A. I. Y., Jiang, S. P., Boey, F. Y. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=La(Ni,Fe)O3+as+a+cathode+material+with+high+tolerance+to+chromium+poisoning+for+solid+oxide+fuel+cells.">La(Ni,Fe)O3 as a cathode material with high tolerance to chromium poisoning for solid oxide fuel cells.</a> Journal of Power Sources. 170, 61-66 (2007).</li><li>Aphale, A., 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=Synthesis+and+stability+of+SrxNiyOz+chromium+getter+for+solid+oxide+fuel+cells.">Synthesis and stability of SrxNiyOz chromium getter for solid oxide fuel cells.</a> Journal of the Electrochemical Society. 165, (2018).</li><li>Aphale, A., Hu, B., Singh, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low-Cost+Getters+for+Gaseous+Chromium+Removal+in+High-Temperature+Electrochemical+Systems.">Low-Cost Getters for Gaseous Chromium Removal in High-Temperature Electrochemical Systems.</a> Jom. , 2-8 (2018).</li><li>Heo, S. H., Hu, B., Aphale, A., Uddin, M. A., Singh, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low-temperature+chromium+poisoning+of+SOFC+cathode.">Low-temperature chromium poisoning of SOFC cathode.</a> ECS Transactions. 78, (2017).</li><li>Liang, C., 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=Mitigation+of+Chromium+Assisted+Degradation+of+LSM+Cathode+in+SOFC.">Mitigation of Chromium Assisted Degradation of LSM Cathode in SOFC.</a> ECS Transactions. 75, 57-64 (2017).</li><li>Ge, L., 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=Oxide+Scale+Morphology+and+Chromium+Evaporation+Characteristics+of+Alloys+for+Balance+of+Plant+Applications+in+Solid+Oxide+Fuel+Cells.">Oxide Scale Morphology and Chromium Evaporation Characteristics of Alloys for Balance of Plant Applications in Solid Oxide Fuel Cells.</a> Metallurgical and Materials Transactions A. 44, 193-206 (2013).</li><li>Hu, B., Mahapatra, M. K., Keane, M., Zhang, H., Singh, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+CO2+on+the+stability+of+strontium+doped+lanthanum+manganite+cathode.">Effect of CO2 on the stability of strontium doped lanthanum manganite cathode.</a> Journal of Power Sources. 268, 404-413 (2014).</li><li>Hu, B., Keane, M., Mahapatra, M. K., Singh, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stability+of+strontium-doped+lanthanum+manganite+cathode+in+humidified+air.">Stability of strontium-doped lanthanum manganite cathode in humidified air.</a> Journal of Power Sources. 248, 196-204 (2014).</li><li>Li, C., Habler, G., Baldwin, L. C., Abart, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+improved+FIB+sample+preparation+technique+for+site-specific+plan-view+specimens:+A+new+cutting+geometry.">An improved FIB sample preparation technique for site-specific plan-view specimens: A new cutting geometry.</a> Ultramicroscopy. 184, 310-317 (2018).</li></ol>

وتبين النتائج التجريبية بوضوح فعالية مجتر الكروم أثناء اختبارات التنفس الكرومي على المدى الطويل والاختبارات الكهروكيميائية. وجود getters يخفف بنجاح من تلوث القطب الكهربائي الذي سيؤدي خلاف ذلك إلى زيادة سريعة في مقاومة الاستقطاب وتدهور الأداء الكهروكيميائية.
ويفضل تشكيل أنو...

يوفر نظام طاقة خلايا وقود أكسيد الصلب (SOFC)، وهو جهاز تحويل الطاقة الكهروكيميائية المباشر ذي درجة حرارة عالية، مسارًا صديقًا للبيئة لتوليد الكهرباء من مجموعة واسعة من أنواع الوقود الأحفوري والمتجدد. SOFC التكنولوجيا يجد تطبيقاتها في مناطق توليدالطاقة المركزية وكذلك موزعة 1. وتعتمد هذه التكنولوجيا على التحويل الكهروكيميائي للطاقة الكيميائية المخزنة في الوقود إلى كهرباء. وتقدم العديد من المزايا من قبل SOFCs من حيث كفاءة الطاقة العالية، والحرارةعالية الجودة، وسهولة الوحدات، ولا أو آثار الكربون لا تذكر 2. يتم توصيل العديد من الخلايا SOFC الفردية في سلسلة أو أزياء موازية (وهي أكوام SOFC) للحصول على الجهد الناتج المطلوب. أكوام SOFC تتكون من مكونات مثل الكهارل الكثيفة، والأقطابالمسامية، والتوصيل البيني (IC) والأختام 3،4. يتم توصيل الأنود والكاثود من الخلايا المجاورة باستخدام IC، والتي لا تعمل فقط كفاصل لمنع أي خلط للمؤكسدة مع الوقود ولكن أيضا يوفر اتصال كهربائي بين الأنود المجاورة والكاثود5.
وقد أدت التحسينات على مدى عقود من البحث والتطوير في هندسة المواد إلى انخفاض في درجة حرارة التشغيل لSOFCs، مما مكن من استبدال مواد السيراميك مع سبائك الفولاذ المقاوم للصدأ غير مكلفة لتصنيع مكونات الخلايا والأكوام النشطة كيميائياً والأنظمة الفرعية لتوازن النبات (BOP). وتستخدم الصلب غير القابل للصدأ الفيرتيك والأوستنيتي المتاحة تجاريا لتصنيع مكونات النظام بسبب انخفاض تكلفتها، ومعامل المتطابقة من التوسع الحراري (CTE) ومقاومة للأكسدة والتآكل في درجات حرارة التشغيل العالية 6.تشكيل Cr2O3 نوع مقياس أكسيد التخميل على سطح سبيكة بمثابة طبقة حاجز ضد الانتشار الداخلي للأكسجين من الهواء أو الانتشار الخارجي من الكاتيونات من سبائك السائبة7.
في وجود الهواء المرطب، Cr2O3 يخضع لتحويل كيميائي كبير مما يؤدي إلى تشكيل أنواع بخار الكروم رطب في درجات حرارة التشغيل SOFC. يتم نقل بخار الكروم الغازي في وقت لاحق من خلال تيار الهواء في الكاثود مما يؤدي إلى السطح وتفاعل مع مواد الكاثود. مثل هذه الكاثود تجارب كل من الزيادات ohmic وغير ohmic في الاستقطاب وتدهور الأداء الكهربائي. وقد تم توضيح تفاصيل آليات تدهور الكاثود في أماكن أخرى8و9و10.
الأساليب للدولة من بين الفن للحد من أو القضاء على عمليات تدهور الكاثود أعلاه تتكون عادة من تعديلات على كيمياء سبيكة، وتطبيق طلاء السطح واستخدام الكاثود الكروم متسامح11،12. على الرغم من أن هذه التقنيات قد أظهرت انخفاض تدهور الكاثود بسبب تفاعلات بخار Cr (وهي التسمم Cr) لفعالية قصيرة الأجل وطويلة الأجل لاستقرار الأداء لا يزال مصدر قلق، ويرجع ذلك أساسا إلى تكسير وspallation داخل طلاء وتداخل الموجبة.
لقد أظهرنا طريقة جديدة للتخفيف من مشكلة التسمم بالكروم عن طريق التقاط بخار الكروم الوارد قبل أن يتفاعل مع مواد الكاثود13. وقد تم تصنيع المجيترس من الأرض القلوية منخفضة التكلفة وأكاسيد المعادن الانتقالية باستخدام تقنيات معالجة السيراميك التقليدية. وتتمثل ميزة التكلفة لهذا النهج في استخدام المواد غير النبيلة وغير الاستراتيجية، فضلاً عن أساليب المعالجة التقليدية لتلفيق المنتصات للتخفيف من تدهور الكاثود الناجم عن الملوثات المحمولة جواً. وضع getter يمكن أن تكون مصممة لالتقاط بخار الكروم الناشئة عن مكونات BOP أو يمكن أيضا أن تكون مصممة لوضعها داخل مكونات المكدس النشطة كيميائيا14،15. هنا، نقدم طرق للتحقق من صحة جيترز الكروم باستخدام التناضح والاختبارات الكهروكيميائية. كما سيتم إثبات نتائج الإعداد التجريبي والتوصيف لإظهار فعالية getter وآليات التقاط Cr على getter في ظل ظروف التشغيل النموذجية SOFC.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Sr(NO3)2</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>243426</td>
			<td>Getter precursor material</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ni(NO3)2-6H2O</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>A15540</td>
			<td>Getter precursor material</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NH4OH</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>L13168</td>
			<td>Getter precursor material</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pt ink</td>
			<td>ESL ElectroScience</td>
			<td>5051</td>
			<td>Current collector paste</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pt wire</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>10288</td>
			<td>Current collector wire</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pt gause</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>40935</td>
			<td>Current collector</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cr2O3 powder</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>12286</td>
			<td>Chromium source</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitric acid (HNO3)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>438073</td>
			<td>Chromium extraction</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium permanganate (KMnO4)</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>A12170</td>
			<td>Chromium extraction</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LSM paste</td>
			<td>Fuelcellmaterials</td>
			<td>18007</td>
			<td>Cathode</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>YSZ electrolyte</td>
			<td>Fuelcellmaterials</td>
			<td>211102</td>
			<td>Electrolyte</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alumina fiber board</td>
			<td>Zircar</td>
			<td>GJ0014</td>
			<td>Getter substrate</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ceramabond paste</td>
			<td>AREMCO</td>
			<td>552-VFG</td>
			<td>For cell sealing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ICP-MS (7700s)</td>
			<td>Agilent</td>
			<td>NA</td>
			<td>For Cr analysis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potentiostat (VMP3)</td>
			<td>Biologic</td>
			<td>NA</td>
			<td>For EIS/I-t measurement</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FIB (Helios Nanolab 460F1)</td>
			<td>FEI</td>
			<td>NA</td>
			<td>For Nano-sample preparation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TEM (Talos F200X S/TEM)</td>
			<td>FEI</td>
			<td>NA</td>
			<td>For composition analysis</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

development and validation of chromium getters for solid oxide fuel cell power systems

ولا يزال تدهور الكاثود في خلايا وقود الأكسيد الصلب يشكل شاغلا رئيسيا لاستقرار الأداء على المدى الطويل والموثوقية التشغيلية. وقد أظهر وجود أنواع الكروم مرحلة الغاز في الهواء تدهور أداء الكاثود كبيرة خلال التعرض على المدى الطويل بسبب تشكيل مركب غير مرغوب فيه في الكاثود وواجهة الكهارل الذي يؤخر رد فعل الحد من الأكسجين ( ORR). لقد أظهرنا طريقة جديدة للتخفيف من تدهور الكاثود باستخدام ملقط الكروم الذي يلتقط أنواع الكروم مرحلة الغاز قبل أن يتم تناولها في غرفة الكاثود. المواد منخفضة التكلفة getter، توليفها من الأرض القلوية وأكاسيد المعادن الانتقالية، والمغلفة على الركيزة قرص العسل cordierite للتطبيق في أنظمة الطاقة SOFC. وقد تم فحص getters كما ملفقة من قبل اختبارات التنفس الكروم ل 500 ساعة في الغلاف الجوي الهواء المرطب في وجود بخار الكروم. وقد تم التحقق من صحة الجيترز المختارة باستخدام الاختبارات الكهروكيميائية. عادة، تم قياس الأداء الكهروكيميائي للSOFCs (اللانتانيوم السترونتيوم المنغنيز (LSM) وyttria استقرت الزركونيا (YSZ) - Pt) في 850 درجة مئوية في وجود وعدم وجود Cr getter. وفيما بالنسبة لاختبارات الخلايا التي تبلغ 100 ساعة والتي تحتوي على الجيتيرس، تم الحفاظ على الأداء الكهروكيميائي المستقر، في حين انخفض أداء الخلايا بسرعة في غياب الـ Cr getters في 10 ساعات. المقاومة في أول 10 ساعة من عملية الخلية. وقد أظهرت نتائج التوصيف من SOFCs ما بعد الاختبار وgetters كفاءة عالية من التقاط الكروم للتخفيف من تدهور الخلايا.

تجربة التناضح Cr هو اختبار فحص لاختيار getters Cr. وقد استُخدم إعداد التناضح في إطار نظام Cr للتحقق من أداء مبتر الكروم في ظل ظروف التشغيل الخاصة بـ SOFC. أجريت تجارب في وجود متر الكروم تعمل في 850 درجة مئوية في الهواء المرطب (3٪ H2O) لمدة 500 ساعة. حاصل. ومع ذلك، وضع getter بجانب مصدر ا...

Watch this Scientific Journal Video about Development and Validation of Chromium Getters for Solid Oxide Fuel Cell Power Systems at JoVE.com

Development and Validation of Chromium Getters for Solid Oxide Fuel Cell Power Systems

تطوير والتحقق من الحصول على الكروم لأنظمة الطاقة خلية الوقود أكسيد الصلبة

ولا يزال التسمم بالكاثود من الملوثات المحمولة جواً في مستويات النزر ة يشكل مصدر قلق كبير للاستقرار الطويل الأجل للنظم الكهروكيميائية ذات درجات الحرارة العالية. نحن نقدم طريقة جديدة للتخفيف من تدهور الكاثود باستخدام getters، التي تلتقط الملوثات المحمولة جوا في درجة حرارة عالية قبل دخول منطقة المكدس النشطة كهربائيا.

Degradation of cathode in solid oxide fuel cells (SOFC) remains a major concern for the long-term performance stability and operational reliability. The ...

الكروم التي تحتوي على سبائك تستخدم في SOFC كما الربط المعدني لتشكيل مقياس الكروم لحماية التآكل. ومع ذلك، فإن تبخر الكروم في درجات الحرارة المرتفعة ينتج أنواع الكروم الغازية مما يؤدي إلى تدهور الهيدروكربونات المشبعة بالفلور أو الفلور أوك. توفر هذه الطريقة حلاً للتسمم بالكروم في أنظمة طاقة خلايا الوقود الأكسيدات الصلبة.وتتمثل المزايا الرئيسية في استخدام مواد منخفضة التكلفة والتقاط الملوثات بفعالية في درجات الحرارة المنخفضة والعالية على حد سواء. ويمكن للنظم الصناعية الأخرى ذات درجة الحرارة العالية التي تستخدم الكروم التي تحتوي على سبائك، مثل أنظمة التحليل الكهربائي للبخار، ونظم أغشية نقل الأكسجين، ونظم البتروكيماويات، أن تستخدم هذه الطريقة في الجودة والتحكم في الانبعاثات. هذا العرض التوضيحي الفيديو يمكن أن يكون الباحثين المهتمين تعلم هذه التقنية بسرعة، وبعض الخطوات هي بسيطة جدا للمبتدئين.هذه التقنية يمكن أن يكون الباحثين تطوير المهارات اللازمة لتقدم البحوث التكنولوجيا الكهروكيميائية. للبدء ، والجمع بين تسعة ملليلتر من 2.4 نترات السترونتيوم مائي مُضَرّح ، مع سبعة ملليلترات من 2.4 نترات النيكل الصاري. يحرك الخليط لمدة 30 دقيقة في 300 دورة في الدقيقة أثناء تسخينه إلى 80 درجة مئوية لإذابة المواد الصلبة.ثم، إضافة 30 ملليلتر من 5 الأمونيا مائي مُضَر لزيادة قدرة محلول PH إلى 8.5. مواصلة اثارة الخليط في 80 درجة مئوية لمدة 24 ساعة، لتعجيل مسحوق السلائف. جفف المحلل في فرن جاف عند 120 درجة مئوية ، حتى يتبخر الماء تمامًا ، والذي يستغرق عادة حوالي 24 ساعة ، ليترك مركبًا شمعيًا أزرق.نعلق المجمع في 50 ملليلتر من المياه ديوند باستخدام كل من التحريك اليدوي والمغناطيسي. الطرد المركزي تعليق في 5000 دورة في الدقيقة لمدة 5 دقائق. وإزالة السائل الذي يحتوي على نترات الأمونيوم المتبقية.وعند 200 إلى 380 درجة مئوية، ستتحلل نترات الأمونيوم وتنتج حمض نترات الأمونيا، وغازات أكسيد النيتروجين. غسل السليم مع الماء المقطر سوف يقلل أو القضاء على انبعاث هذه الغازات. جفف مسحوق السلائف المشطفة عند 120 درجة مئوية لمدة ساعتين.بعد ذلك، أضف الماء المتأين إلى المسحوق واخلطه لمدة خمس دقائق على الأقل لصنع ملاط سميك. إزالة الغاز الطين في غرفة فراغ لإزالة فقاعات الهواء. ثم، وضع الركيزة العسل cordierite في الطين وأداء فراغ التسلل لمدة خمس دقائق لملء المسام مع الطين.بعد ذلك، تدفق الهواء من خلال الركيزة تراجع المغلفة لإزالة الطين الزائد من القنوات. ضع العينة في فرن مملوء بالهواء واسخنها إلى حوالي 120 درجة مئوية عند خمس درجات في الدقيقة. جفف العينة في الهواء لمدة ساعتين على الأقل.ثم، المنحدر الفرن إلى 650 درجة مئوية في خمس درجات في الدقيقة وcalsign العينة في الهواء لمدة 12 ساعة للانتهاء من إنتاج getter الكروم. لبدء اختبار التحقق من الصحة، ضع غرامين من الكريات الكرومية المركزة في فرن أنبوب الكوارتز المجهزة بالناشر. وضع هاتر الكروم على الجانب الآخر من الناشر.قم بتوصيل جانب الكروم من الفرن بمصدر هواء مضغوط عبر فقاعة مياه درجة حرارة الغرفة. قم بتوصيل جانب الجلبة بتنفيس عبر مرفق زجاجي وتجميع محاصر لبخار الكروم. اطهر النظام من خلال الهواء المرطب عند 300 SCCM لمدة 15 دقيقة إلى ساعة.ثم اُدرّج الفرن إلى 850 درجة مئوية عند ثلاث درجات في الدقيقة، والاحتفاظ بتلك الدرجة لمدة 500 ساعة. تحقق من مرفق المخرج لتلوين يشير إلى ترسب مركبات الكروم كل 100 ساعة. بمجرد الانتهاء من الاختبار، تبريد الفرن إلى درجة حرارة الغرفة قبل إيقاف تدفق الهواء واسترجاع عينة getter.جمع الماء من التجمع الكروم محاصرة ثم، نقع أنبوب الكوارتز، الكوع الزجاجي، المكثف وزجاجات غسل مع 20٪ من حمض النيتريك الوزن لاستخراج الكروم المودعة وجمع يشطف. نقع الأواني الزجاجية في 20٪ حمض النيتريك لمدة 12 ساعة لاستخراج الكروم إضافية المودعة وجمع شطف. إذا كان أي من الأواني الزجاجية لا تزال غير ملونة، نقع عليه في برمنغنات البوتاسيوم القلوية لمدة 12 ساعة في 80 درجة مئوية.ثم جمع وخلط استخراج الكروم من جميع المكونات لتحليل محتوى الكروم مع ICPMS. ثم، شريحة العينة getter في النصف بسكين ومعطف الأسطح المكشوفة بالذهب. معطف عينة الحصول على الكروم مع الذهب وتقييم توزيع عنصري مع الطاقة تشتت الأشعة السينية الطيفي.إجراء تحليل آخر EDS ومؤامرة كمية الكروم فيما يتعلق بمسافة من مصدر الكروم. لبدء تصنيع SOFC، شاشة طباعة lanthanum strontium عجينة مانغانيت على سطح ثلاثة yttria-استقرت الزركونيا أقطاب ومركز الجمعيات. ثم، إرفاق قطب البلاتين إلى كل قرص YSZ كما الأنود باستخدام الحبر البلاتين.نعلق البلاتين الشاش على حد سواء الأنود والكاثود وإرفاق الأسلاك البلاتينية قصيرة إلى الكاثود، أنود والقرص YSZ. ضعوا الـ SOFC في فرن، واهبطوا إلى 850 درجة مئوية بثلاث درجات في الدقيقة وعالجوهم في الهواء لمدة ساعتين. ثم، توصيل أسلاك موصل الفضة إلى SOFC الشفاء وتركيبه في منطقة التدفئة المستمرة من فرن أنبوب اسطوانة.ختم SOFC في الفرن مع عجينة السيراميك وربط الأقطاب الكهربائية إلى قويوستات. اتبع الإجراءات القياسية لإعداد التجربة. تأكد من أن هذه هي خلية اسطوانية جيدة وأن جميع الأقطاب الثلاثة ترتبط بشكل صحيح إلى قويتيوستات.ثم، المنحدر الفرن إلى 850 درجة مئوية في خمس درجات في الدقيقة الواحدة. في حين أن الفرن يسخن، تكوين قويّة لتسجيل الخلية الحالية كل دقيقة مع 0.5 فولت التحيز بين القطب السالب والأقطاب المرجعية. تعيين قويات لإجراء التحليل الطيفي المعاوقة الكهروكيميائي بين الكاثود والكهرب الكهربائي المرجعي كل ساعة.عندما يصل الفرن إلى درجة حرارة الاختبار، يتدفق الهواء المرطب نحو الكاثود عند 300 SCCM والهواء الجاف نحو الأنود عند 150 SCCM. بدء القياسات والسماح لتشغيل الاختبار لمدة 100 ساعة. بعد الاختبار، تبريد الفرن إلى درجة حرارة الغرفة واسترداد الخلية لتوصيف.للاختبار التالي، ضع غرامين من كريات الكروميا في أنبوب ألومينا مثقب في منطقة التدفئة المستمرة. إصلاح SOFC جديد فوق مصدر الكروم وكرر قياسات نهاية الاختبار بنفس الطريقة بالضبط. للاختبار الثالث، قم بتحميل غرامين من كريات الكروميا في الأنبوب واحمل محصل الكروم فوق مصدر الكروم.إصلاح SOFC جديد عبر getter وتنفيذ قياسات نهاية الاختبار تحت نفس الشروط. في اختبار النتح، أشار ملف الكروم إلى أن معظم الكروم كان محاصراً ضمن أول أربعة ملليمترات من المحصل. أظهر تحليل مادة الحصول على الكروم المودعة على الركيزة من ألياف الألومينا جزيئات الكروم والسترونتيوم الغنية بالقرب من مدخل البخار.وأكدت الخرائط الأساسية من المقاطع العرضية للألياف أن الكروم والسترونتيوم حدث على سطح الألياف. وأظهرت الاختبارات الكهروكيميائية لـ LSM-YSZ SOFC في وجود وعدم وجود الكروم أن بخار الكروم سمم بسرعة الخلية. ويعزى ذلك إلى رواسب أكسيد الكروم على واجهة LSM-YSZ، مما يعوق تفاعل خفض الأكسجين في تلك الواجهة.أدى وضع احصل الكروم SNO بين مصدر الكروم وSFC في أداء SOFC مقارنة مع الأداء في غياب الكروم. تم الحفاظ على هذا الأداء على مدى مجموعة واسعة من معدلات تدفق بخار الكروم. ينتج بروتوكول التصنيع الحصول على كفاءة مستقرة لشوائب الكروم المحمولة جوا.باستخدام مواد كيميائية مختلفة يمكننا تطوير getters لالتقاط الملوثات الغازية الأخرى مثل البورون وأبخرة السيليكون. يقيس بروتوكول الإرسال تبخر الكروم الذي يحتوي على مواد سبيكة ويثبت صحة أداء الزائج التي تلتقط بخار سداسي المينيتشروميوم في الهواء في ظل ظروف تشغيل SOFC النموذجية. ويبين بروتوكول التحقق من صحة الكهروكيميائي كفاءة الحصول على الكفاءة في ظروف تشغيلية إسمية لـ SOFC.منذ المعلومات ضرورية لتوسيع نطاق getter والتكنولوجيات SOFC للصناعة واستخداماتها التجارية. تستخدم هذه الطريقة كميات صغيرة من المواد الكيميائية والأسباب التي يمكن إدارتها والتعامل معها وفقًا لسياسات الصحة والسلامة المختبرية الحالية.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Preparation of Hydrophobic Metal-Organic Frameworks via Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition of Perfluoroalkanes for the Removal of Ammonia

إعداد أطر مسعور المعدنية العضوية عبر البلازما المحسن ترسيب الأبخرة الكيميائية من Perfluoroalkanes لإزالة الأمونيا

Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) of perfluoroalkanes has long been studied for tuning the wetting properties of surfaces. For high ...

Activating Molecules, Ions, and Solid Particles with Acoustic Cavitation

تفعيل الجزيئات، والأيونات، والجسيمات الصلبة مع الصوتية التجويف

The chemical and physical effects of ultrasound arise not from a direct interaction of molecules with sound waves, but rather from the acoustic ...

High-pressure Sapphire Cell for Phase Equilibria Measurements of CO2/Organic/Water Systems

High-pressure Sapphire Cell for Phase Equilibria Measurements of CO2/Organic/Water Systems

ارتفاع ضغط سيل الياقوت للمرحلة التوازنات قياسات CO<sub&gt; 2</sub&gt; / العضوية / أنظمة المياه

The high pressure sapphire cell apparatus was constructed to visually determine the composition of multiphase systems without physical sampling. ...

Quantitative Detection of Trace Explosive Vapors by Programmed Temperature Desorption Gas Chromatography-Electron Capture Detector

الكشف عن كمية من المتفجرات عن طريق تتبع الأبخرة درجة الحرارة المبرمجة الامتزاز الغاز اللوني-الكترون التقاط الكاشف

The direct liquid deposition of solution standards onto sorbent-filled thermal desorption tubes is used for the quantitative analysis of trace explosive ...

Synthetic Methodology for Asymmetric Ferrocene Derived Bio-conjugate Systems via Solid Phase Resin-based Methodology

منهجية الاصطناعية لغير المتماثلة الفيروسين المستمدة الأنظمة الحيوية المزدوجة عبر الصلبة منهجية تستند الراتنج المرحلة

Early detection is a key to successful treatment of most diseases, and is particularly imperative for the diagnosis and treatment of many types of cancer. ...

Development of a Backbone Cyclic Peptide Library as Potential Antiparasitic Therapeutics Using Microwave Irradiation

وضع العمود الفقري مكتبة الببتيد دوري كما المحتملة ضد الطفيليات التداوي عن طريق الميكروويف تشعيع

Protein-protein interactions (PPIs) are intimately involved in almost all biological processes and are linked to many human diseases. Therefore, there is ...

X-ray Powder Diffraction in Conservation Science: Towards Routine Crystal Structure Determination of Corrosion Products on Heritage Art Objects

حيود الأشعة السينية مسحوق في علوم الحفظ: نحو روتيني البنية البلورية تحديد التآكل المنتجات على كائنات التراث الفن

The crystal structure determination and refinement process of corrosion products on historic art objects using laboratory high-resolution X-ray powder ...

Original Experimental Approach for Assessing Transport Fuel Stability

المنهج التجريبي الأصلي لتقييم النقل الاستقرار الوقود

The study of fuel oxidation stability is an important issue for the development of future fuels. Diesel and kerosene fuel systems have undergone several ...

Measurement of Particle Size Distribution in Turbid Solutions by Dynamic Light Scattering Microscopy

قياس توزيع حجم الجسيمات في عكر حلول كتبها الإنارة الديناميكي التشتت المجهر

A protocol for measuring polydispersity of concentrated polymer solutions using dynamic light scattering is described. Dynamic light scattering is a ...

In Situ Detection and Single Cell Quantification of Metal Oxide Nanoparticles Using Nuclear Microprobe Analysis

In Situ Detection and Single Cell Quantification of Metal Oxide Nanoparticles Using Nuclear Microprobe Analysis

في الموقع الكشف والتحديد الكمي خلية مفردة لجسيمات نانوية أكسيد المعدن باستخدام تحليل ميكروبروبي النووية

Micro-analytical techniques based on chemical element imaging enable the localization and quantification of chemical composition at the cellular level. ...