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

Forfatterne anerkender finansiel støtte fra U.S. Department of Energy (US DOE) under Federal Grant DE-FE-0023385. Den tekniske drøftelse med DRs. Rin Burke og Shailesh Vora (det nationale energiteknologiske laboratorium) anerkendes taknemmeligt. DRs. Amit Pandey (LG brændselsceller, Canton OH), Jeff Stevenson og Matt Chou (Pacific Northwest National Laboratory, Richland WA) er anerkendt for deres hjælp med langsigtet test validering af ydeevnen af getters. Forfatterne anerkender University of Connecticut for at yde laboratorie støtte. Dr. Lichun Zhang og MS Chiying Liang er anerkendt for teknisk diskussion og hjælpe med eksperimenterne.

1. syntese af chrom getter
<ol><li>Syntetisere forløber pulver ved hjælp af alkaliske jord og overgang metaloxid salte via konventionel coprecipitation syntese rute som afbildet i figur 116.<ol>
<li>Forbered en stamopløsning med 50,33 g strontiumnitrat SR (nr.3)2 og 43,97 g nikkel nitrat hexahydrat ni (nr.3)2. 6H2O for at tilberede 2,4 M opløsninger i 100 ml afioniseret vand.</li>
		<li>Brug 9 mL 2,4 M SR (n...

<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>

De eksperimentelle resultater viser tydeligt effektiviteten af chromgettere under langvarige chromtranspirations tests og elektrokemiske tests. Tilstedeværelsen af getters med held mindsker forureningen af elektroden, som ellers ville føre til hurtig stigning i polariserings resistens og elektrokemisk forringelse af ydeevnen.
Dannelsen af gas fase chrom arter fra chromia er begunstiget og forstærket med en stigning i vanddamp koncentration (fugtighedsniveau)16. Vandi...

Fast oxid brændselscelle (SOFC) Power system, en høj temperatur direkte elektrokemisk energi konvertering enhed, tilbyder en miljøvenlig vej til at generere elektricitet fra en bred vifte af fossile og fornyelige brændstoffer. SOFC-teknologien finder sine applikationer i både centraliserede og distribuerede strøm produktionsområder1. Denne teknologi er afhængig af elektrokemisk omdannelse af kemisk energi lagret i brændstofferne til elektricitet. Mange fordele tilbydes af SOFCs i form af høj energieffektivitet, høj kvalitet varme, nem modularitet, og ingen eller ubetydelige Carbon fodspor2. Flere individuelle SOFC celler er forbundet i serie eller parallel mode (nemlig SOFC stakke) for at opnå den ønskede udgangsspænding. SOFC stakke består af komponenter såsom tætte elektrolyt, porøse elektroer, sammenkobling (IC) og sæler3,4. Anode og katode af tilstødende celler er forbundet ved hjælp af IC, som ikke kun fungerer som en separator for at forhindre enhver blanding af oxidant med brændstof, men også giver elektrisk forbindelse mellem den tilstødende anode og katode5.
Forbedringer i løbet af årtiers forskning og udvikling inden for Materialeteknik har ført til reduktion af driftstemperaturen for Sofc'er, hvilket muliggør udskiftninger af keramik materialer med billige legeringer af rustfrit stål til fremstilling af elektrokemisk aktive celler og stak komponenter og balance-of-Plant (BOP) sub-systemer. Kommercielt tilgængelige ferritiske og austenitiske rustfrit stål udnyttes til fremstilling af systemkomponenter på grund af deres lave omkostninger, matchede koefficient for termisk ekspansion (CTE) og modstandsdygtighed over for oxidation og korrosion ved høje driftstemperaturer 6. dannelse af CR2O3 type passiverende oxid skala på legerings overfladen fungerer som et barriere lag mod aktiv diffusion af ilt fra luft eller udadgående diffusion af kationer fra bulk-legering7.
I nærværelse af befuret luft, CR2O3 gennemgår signifikant kemisk omdannelse fører til hydreret chrom damp arter dannelse ved SOFC driftstemperaturer. Den gasformige krom damp transporteres efterfølgende gennem luftstrømmen ind i katoden, hvilket fører til overflade-og grænseflade reaktioner med katode materialerne. En sådan katode oplever både ohmiske og ikke-ohmiske stigninger i polariseringen og elektrisk ydeevne nedbrydning. Nærmere oplysninger om katode nedbrydnings mekanismerne er blevet illustreret andetsteds8,9,10.
De nyeste metoder til at reducere eller eliminere ovennævnte katode nedbrydningsprocesser består almindeligvis af modifikationer af legerings kemi, påføring af overfladebelægning og anvendelse af chrom-tolerante katoder11,12. Selv om disse teknikker har påvist reduktion af katode nedbrydning på grund af CR dampe interaktioner (nemlig CR forgiftning) for kortvarig, langsigtet effekt for ydeevne stabilitet er fortsat en bekymring, hovedsagelig på grund af revner og afskalning inden for overfladebehandling og interdiffusion af kationer.
Vi har demonstreret en ny metode til at afbøde problemet med chrom forgiftning ved at fange den indkommende chrom Vapor, før det reagerer med katode materialer13. De getters er blevet syntetiseret fra lavpris alkaliske jord og overgang metaloxider ved hjælp af konventionelle keramiske forarbejdningsteknikker. Omkostningsfordelen ved denne fremgangsmåde er brugen af ikke-ædle og ikke-strategiske materialer samt konventionelle forarbejdningsmetoder til at fabrikere getters til afbødning af katode nedbrydning som følge af luftbårne forurenende stoffer. Placeringen af getter kan skræddersys til at fange krom dampe, der opstår fra bop komponenter eller det kan også skræddersys til at blive placeret i de elektrokemisk aktive stak komponenter14,15. Her præsenterer vi metoder til validering af chrom getters ved hjælp af transpiration og elektrokemiske tests. Eksperimentel opsætning og karakterisering resultater vil også blive demonstreret for at vise getter effektivitet og mekanismerne i CR Capture på getter under typiske SOFC driftsbetingelser.

<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

Nedbrydning af katode i faste oxid brændselsceller (SOFC) er fortsat et stort problem for den langsigtede ydeevne stabilitet og driftsmæssig pålidelighed. Tilstedeværelsen af gas fase chrom arter i luft har påvist signifikant katode ydeevne forringelse under langvarig eksponering på grund af uønsket sammensatte dannelse ved katode og elektrolyt grænseflade, som hæmmer iltreduktion reaktion ( ORR). Vi har demonstreret en ny metode til at afbøde katode nedbrydningen ved hjælp af chromgettere, der fanger gasfasens krom arter, før den indtages i katodekammeret. Lavpris getter materialer, syntetiseret fra alkalisk jord og overgang metaloxider, er belagt på cordierit Honeycomb substrat for anvendelse i SOFC Power Systems. AS-fabrikerede getters er blevet screenet af chrom transpirations tests for 500 h i befuret luft atmosfære i tilstedeværelse af chrom dampe. Udvalgte getters er blevet yderligere valideret ved hjælp af elektrokemiske tests. Typisk, elektrokemisk ydeevne af sofcs (lanthanum strontium manganite (LSM) ǁ f stabiliseret zirkoner (ysz) ǁ PT) blev målt ved 850 °c i tilstedeværelse og fravær af CR getter. For de 100 h celle tests, der indeholder getters, stabil elektrokemisk ydeevne blev opretholdt, mens cellens ydeevne i fravær af CR getters hurtigt faldt i 10 h. analyser af Nyquist plots indikerede signifikant stigning i polariseringen modstand inden for de første 10 h af celle operationen. Karakterisering resultater fra post test SOFCs og getters har vist den høje effektivitet af chrom Capture til afbødning af cellenedbrydning.

Et CR transpirations eksperiment er en screening test for udvælgelse af CR getters. CR transpiration setup blev udnyttet til at validere ydeevnen af chrom getter under SOFC driftsbetingelser. Der blev udført eksperimenter i nærværelse af en chrom-getter, der blev opereret ved 850 °C i befuret (3% H2O) luft i 500 H. visuelle observationer under CR transpirations tests indikerede signifikant misfarvning af udløbs albuen under 500 H i fravær af Getter. Men, placere en gette...

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

Udvikling og validering af Chromgettere til brændselscelle kraftsystemer med fast oxid

Katode forgiftning fra luftbårne forurenende stoffer i sporniveauer er fortsat et stort problem for langsigtet stabilitet af højtemperaturs elektrokemiske systemer. Vi leverer en ny metode til at afbøde katode nedbrydelser ved hjælp af getters, som fanger luftbårne forurenende stoffer ved høj temperatur, før de kommer ind i elektrokemisk aktive stak område.

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

Kromholdige legeringer anvendes i SOFC's som metalliske sammenkoblinger til at danne kromskala for korrosionsbeskyttelse. Men kromfordampning ved høje temperaturer producerer gasformige kromarter, hvilket resulterer i SOFC-nedbrydning. Denne metode giver en løsning til kromforgiftning i solidoxid brændselscelle elsystemer.De største fordele er brugen af billige materialer og effektiv opsamling af forurenende stoffer ved både lave og høje temperaturer. Andre højtemperaturindustrisystemer, der anvender kromholdige legeringer, såsom dampelektrolysesystemer, ilttransportmembransystemer og petrokemiske systemer, kunne anvende denne metode til kvalitetskontrol og emissionskontrol. Denne video demonstration kan have interesserede forskere hurtigt lære disse technicals, nogle skridt er meget enkle for begyndere.Disse tekniker kan få forskere til at udvikle færdigheder til et fremskridt til elektrokemisk teknologi forskning. Til at begynde, kombinere ni milliliter af 2,4 molar vandig strontiumnitrat, med syv milliliter 2,4 molar vandig nikkelnitrat. Rør blandingen i 30 minutter ved 300 RPM, mens opvarmning det til 80 grader celsius at opløse faste stoffer.Derefter tilsættes 30 milliliter 5 molar vandig ammoniak for at øge opløsningen pH til 8,5. Fortsæt omrøring blandingen ved 80 grader celsius i 24 timer, at udfælde prækursor pulver. Tør opløsningen i en tør ovn ved 120 grader Celsius, indtil vandet fordamper helt, hvilket normalt tager omkring 24 timer, at forlade en blå voksagtig forbindelse.Vi suspenderer forbindelsen i 50 milliliter deioniseret vand ved hjælp af både manuel og magnetisk omrøring. Centrifuge suspensionen ved 5000 omdr./min. i 5 minutter. Og fjern væsken, som indeholder resterende ammoniumnitrat.Ved 200 til 380 grader Celsius vil ammoniumnitrat nedbrydes og producere ammoniaknitratsyre, nitrogenoxidgasser. Korrekt vask med destilleret vand vil reducere eller eliminere emissionen af disse gasser. Tør det skyllede prækursorpulver ved 120 grader Celsius i to timer.Dernæst tilsættes ioniseret vand til pulveret og bland det i mindst fem minutter for at lave en tyk gylle. Gasser gyllen i et vakuumkammer for at fjerne luftbobler. Derefter placere en cordierite honeycomb substrat i gyllen og udføre vakuum infiltration i fem minutter for at fylde porerne med gylle.Derefter strømmer der luft gennem det dyppede substrat for at fjerne overskydende gylle fra kanalerne. Placer prøven i en luftfyldt ovn og varme den til omkring 120 grader Celsius ved fem grader i minuttet. Prøven tørres i luften i mindst to timer.Derefter rampe ovnen til 650 grader Celsius ved fem grader i minuttet og calsign prøven i luften i 12 timer for at afslutte producere krom getter. For at begynde valideringstesten skal du placere to gram centreret chromiapellets i en kvartsrørsovn udstyret med en diffuser. Placer en krom getter på den anden side af diffusoren.Tilslut kromsiden af ovnen til en trykluftkilde via en rumtemperatur vandbobler. Tilslut getter side til en udluftning via et glas albue og en krom damp fældefangst forsamling. Rens systemet med befugtet luft ved 300 SCCM i 15 minutter til en time.Derefter rampe ovnen til 850 grader Celsius ved tre grader i minuttet og opretholde denne temperatur i 500 timer. Kontroller udløbsbuen for misfarvning, der angiver aflejring af kromforbindelser hver 100 timer. Når testen er færdig, afkøles ovnen til stuetemperatur, før luftstrømmen slukkes, og getterprøven hentes.Opsaml vandet fra krom fældefangst samling derefter, suge kvarts rør, glas albue, kondensator og vask flasker med 20% efter vægt salpetersyre til at udtrække deponeret krom og indsamle skylninger. Læg glasvarerne i blød i 20% salpetersyre i 12 timer for at udtrække ekstra deponeret krom og opsaml skylningen. Hvis nogen glas er stadig misfarvet, suge det i alkalisk kalium permanganat i 12 timer ved 80 grader Celsius.Derefter indsamles og blandes kromekstrakt fra alle komponenterne for at analysere kromindholdet med ICPMS. Skær derefter getter prøven i halve med en kniv og pels de udsatte overflader med guld. Coat krom getter prøve med guld og vurdere elementært fordeling med energi dispersive x-ray spektroskopi.Der udføres en anden EDS-analyse, og mængden af krom afbildes med hensyn til afstanden fra kromkilden. Til at begynde SOFC fabrikation, skærm print lanthan strontium manganate pasta på overfladen af tre yttri-stabiliseret zirconia elektroder og centrere forsamlinger. Derefter vedhæfte en platin elektrode til hver YSZ disk som anoden ved hjælp af platin blæk.Fastgør platin gaze til både anoden og katoden og fastgør korte platinledninger til katoden, anode og YSZ-disken. Placer SOFC's i en ovn, rampe dem til 850 grader Celsius ved tre grader i minuttet og helbrede dem i luften i to timer. Derefter forbinde sølv ledende ledninger til en hærdet SOFC og montere den i den konstante opvarmning zone af en cylinder rør ovn.Seal SOFC i ovnen med keramisk pasta og tilslut elektroderne til en potentiostat. Følg standardprocedurer for at konfigurere eksperimentet. Sørg for, at disse er gode cylinder celle, og at alle tre elektroder er korrekt forbundet til potentiostat.Derefter rampe ovnen til 850 grader Celsius ved fem grader i minuttet. Mens ovnen opvarmer, skal du konfigurere potentiostaterne til at registrere cellestrømen hvert minut med en 0,5 volt bias mellem katoden og referenceelektroden. Indstil potentiostaterne til at udføre elektrokemisk impedansspektroskopi mellem katoden og referenceelektroden hver time.Når ovnen når testtemperaturen, flow befugtet luft mod katoden ved 300 SCCM og tør luft mod anoden ved 150 SCCM. Start målingerne, og lad testen køre i 100 timer. Efter testen afkøles ovnen til stuetemperatur og cellen hentes til karakterisering.Til næste test anbringes to gram krompiller i et perforeret aluminiumoxidrør i den konstante varmezone. Fastgør en ny SOFC over kromkilden, og gentag testslutmålingerne på nøjagtig samme måde. Til den tredje test skal der indlæses to gram chrompiller i røret, og der monteres en krom getter over kromkilden.Fastgør en ny SOFC over getteren, og udfør testslutmålingerne under de samme betingelser. I transpirationstesten indikerede kromprofilen, at det meste af krom blev fanget inden for de første fire millimeter af getteren. Analyse af krom getter materiale deponeret på en aluminiumoxid fiber substrat viste store krom og strontium rige partikler nær dampindtag.Elementære kort over fiber tværsnit bekræftet, at krom og strontium opstod på overfladen af fiberen. Elektrokemiske test af LSM-YSZ SOFC's i tilstedeværelse og fravær af krom viste, at kromdampe hurtigt forgiftede cellen. Dette blev tilskrevet forlejringer af chromoxid på LSM-YSZ-grænsefladen, hvilket hindrede iltreduktionsreaktionen ved denne grænseflade.Placering af en SNO-krom getter mellem kromkilden og SOFC resulterede i SOFC ydeevne sammenlignes med udførelsen i mangel af krom. Denne præstation blev opretholdt over en bred vifte af krom damp strømningshastigheder. Fabrikationsprotokollen producerer en stabil effektiv getter til luftbårne kromurenheder.Ved hjælp af forskellige kemikalier kan vi udvikle getters til at fange andre gasformige forurenende stoffer såsom bor og silicium dampe. Transmissionsprotokollen måler fordampning af krom, der indeholder legeringsmaterialer, og validerer ydeevnen af getters, der opfanger hexaamminchromiumdampe i luften under typiske SOFC-driftsforhold. Den elektrokemiske valideringsprotokol viser getter-effektivitet ved nominelle SOFC-driftsforhold.Da oplysningerne er afgørende for opskalering getter og SOFC teknologier til industrien og deres kommercielle anvendelser. Denne metode bruger små mængder kemikalier og årsager, der kan håndteres og håndteres i henhold til eksisterende laboratoriesundheds- og sikkerhedspolitikker.

Research

JoVE Journal

Chemistry

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

Udarbejdelse af Hydrofobe Metal-Organic Frameworks via Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition af perfluoralkaner til fjernelse af ammoniak

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

Aktivering Molecules, ioner, og faste partikler med Acoustic Kavitation

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

Højtryks-Sapphire Cell til faseligevægte Målinger af CO<sub&gt; 2.</sub&gt; / Organiske / Water Systems

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

Kvantitativ påvisning af spor af eksplosive dampe ved indstillede temperatur Desorption gaskromatografi-Electron Capture Detector

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

Syntetisk Metode til Asymmetrisk Ferrocen Afledte Bio-konjugat systemer via Solid Phase Resin-metode

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

Udvikling af en Backbone cyklisk peptid Bibliotek som potentielle Antiparasitære Therapeutics Brug mikrobølgebestråling

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

X-ray af pulver i Conservation Science: Mod Rutinemæssig Krystalstrukturbestemmelse af korrosionsprodukter på Heritage Art Objects

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

Original Eksperimentel tilgang til vurdering Transport Fuel Stabilitet

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

Måling af Particle Size Distribution i uklare Solutions af Dynamic Light Scattering Microscopy

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

In Situ Påvisning og enkelt celle kvantificering af Metal metaloxid bruger nukleare Microprobe analyse

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