Name: development and validation of chromium getters for solid oxide fuel cell power systems
Uploaded: 2019-05-26T14:00:00
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Les auteurs reconnaissent le soutien financier du Département de l'énergie des États-Unis (DOE des États-Unis) dans le cadre de la subvention fédérale DE-FE-0023385. La discussion technique avec les Drs Rin Burke et Shailesh Vora (National Energy Technology Laboratory) est reconnaissante. Les Drs Amit Pandey (LG Fuel Cells, Canton OH), Jeff Stevenson et Matt Chou (Pacific Northwest National Laboratory, Richland WA) sont reconnus pour leur aide dans la validation à long terme des essais de la performance des getters. Les auteurs reconnaissent l'Université du Connecticut pour fournir un soutien de laboratoire. Le Dr Lichun Zhang et Mme Chiying Liang sont reconnus pour leurs discussions techniques et leur aide dans le processus d'expérience.

1. Synthèse de l'getter de chrome
<ol><li>Synthétiser la poudre précurseur à l'aide de sels d'oxyde de métal alcalin salin et de transition par voie de synthèse de coprécipitation conventionnelle, tel qu'indiqué à la figure 116.<ol>
<li>Préparer une solution de stock à l'aide de 50,33 g de nitrate de strontium Sr (NO3)2 et 43,97 g d'hexahydrate de nitrate de nickel Ni(NO3)2.6H2O afin de préparer des ...

<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. 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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>

Les résultats expérimentaux démontrent clairement l'efficacité des getters de chrome pendant les essais à long terme de transpiration de chrome et les essais électrochimiques. La présence de getters atténue avec succès la contamination de l'électrode qui, autrement, entraînerait une augmentation rapide de la résistance à la polarisation et de la dégradation des performances électrochimiques.
La formation d'espèces de chrome de phase de gaz de chromia est favorisée et amélior?...

Le système d'alimentation à pile à combustible à oxyde solide (SOFC), un dispositif de conversion d'énergie électrochimique directe à haute température, offre une voie écologique pour produire de l'électricité à partir d'une grande variété de combustibles fossiles et renouvelables. La technologie SOFC trouve ses applications dans les zones centralisées et distribuées de production d'électricité1. Cette technologie repose sur la conversion électrochimique de l'énergie chimique stockée dans les combustibles en électricité. De nombreux avantages sont offerts par les SOFC en termes d'efficacité énergétique élevée, de chaleur de haute qualité, de facilité de modularité, et d'empreintes carbone non ou négligeables2. Plusieurs cellules SOFC individuelles sont connectées en série ou de façon parallèle (à savoir les piles SOFC) pour obtenir la tension de sortie souhaitée. Les piles SOFC se composent de composants tels que électrolyte dense, électrodes poreuses, interconnexion (IC) et joints3,4. Anode et cathode de cellules adjacentes sont connectés en utilisant IC, qui sert non seulement de séparateur pour empêcher tout mélange d'oxydant avec du carburant, mais fournit également une connexion électrique entre l'anode adjacente et la cathode5.
Des améliorations au cours de décennies de recherche et de développement dans l'ingénierie des matériaux ont conduit à une réduction de la température d'exploitation des SOFC, permettant le remplacement de matériaux céramiques par des alliages en acier inoxydable bon marché pour la fabrication de composants de cellules et de piles électrochimiquement actifs et sous-systèmes d'équilibre des plantes (BOP). Les aciers inoxydables ferritiques et austenitiques disponibles dans le commerce sont utilisés pour la fabrication de composants du système en raison de leur faible coût, coefficient assorti d'expansion thermique (CTE) et résistance à l'oxydation et à la corrosion à des températures de fonctionnement élevées 6. La formation de l'échelle d'oxyde de passage de type Cr2O3 sur la surface de l'alliage agit comme une couche de barrière contre la diffusion vers l'intérieur de l'oxygène de l'air ou la diffusion extérieure des cations de l'alliage en vrac7.
En présence d'air humidifié, Le Cr2O3 subit une transformation chimique importante conduisant à la formation d'espèces de vapeur de chrome hydratée à des températures d'exploitation Du SOFC. La vapeur gazeuse de chrome est ensuite transportée à travers le flux d'air dans la cathode, ce qui entraîne des réactions de surface et d'interface avec les matériaux cathodiques. Une telle cathode connaît des augmentations ohmic et non-ohmic dans la polarisation et la dégradation des performances électriques. Les détails des mécanismes de dégradation de la cathodique ont été illustrés ailleurs8,9,10.
Les méthodes de pointe pour réduire ou éliminer les processus de dégradation de la cathode ci-dessus consistent généralement en des modifications de la chimie de l'alliage, l'application du revêtement de surface et l'utilisation de cathodes tolérantes au chrome11,12. Bien que ces techniques aient démontré une réduction de la dégradation de la cathode due aux interactions de vapeur de Cr (à savoir l'empoisonnement de Cr) pour l'efficacité à court terme et à long terme pour la stabilité de performance demeure une préoccupation, principalement due à la fissuration et à l'éradissement dans le enrobage et interdiffusion des cations.
Nous avons démontré une nouvelle méthode pour atténuer le problème de l'empoisonnement au chrome en capturant la vapeur de chrome entrante avant qu'elle ne réagisse avec les matériaux cathodiques13. Les getters ont été synthétisés à partir de terre alcaline à faible coût et d'oxydes métalliques de transition en utilisant des techniques conventionnelles de traitement de la céramique. L'avantage financier de cette approche est l'utilisation de matériaux non nobles et non stratégiques ainsi que de méthodes de traitement conventionnelles pour fabriquer des getters pour l'atténuation de la dégradation des cathodes provenant des contaminants atmosphériques. Le placement de l'obtiendreur peut être adapté pour capturer la vapeur de chrome résultant des composants de BOP ou il peut également être adapté pour être placé dans les composants électrochimiquement actifs de pile14,15. Ici, nous présentons des méthodes pour valider les getters de chrome à l'aide de transpiration et de tests électrochimiques. Les résultats de configuration et de caractérisation expérimentales seront également démontrés pour montrer l'efficacité de l'obtiendrage et les mécanismes de capture cr sur le getter dans des conditions d'exploitation typiques 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

La dégradation de la cathode dans les piles à combustible à oxyde solide (SOFC) demeure une préoccupation majeure pour la stabilité des performances à long terme et la fiabilité opérationnelle. La présence d'espèces de chrome de phase gazeuse dans l'air a démontré une dégradation significative des performances cathodiques lors d'une exposition à long terme due à la formation de composés indésirables à l'interface cathode et électrolyte qui retarde la réaction de réduction de l'oxygène ( ORR). Nous avons démontré une nouvelle méthode pour atténuer la dégradation de la cathode à l'aide de glacères de chrome qui capturent les espèces de chrome de phase de gaz avant qu'elle ne soit ingérée dans la chambre cathode. Les matériaux d'entaille à faible coût, synthétisés à partir de la terre alcaline et d'oxydes métalliques de transition, sont recouverts sur le substrat en nid d'abeilles cordrite pour l'application dans les systèmes d'alimentation SOFC. Les getters fabriqués ont été examinés par des essais de transpiration de chrome pendant 500 h dans l'atmosphère d'air humidifié en présence de vapeur de chrome. Les getters sélectionnés ont été validés à l'aide de tests électrochimiques. Typiquement, la performance électrochimique des SOFC (lanthanum strontium manganite (LSM) - yttria stabilized zirconia (YSZ) - Pt) a été mesurée à 850 oC en présence et en l'absence de Cr getter. Pour les tests cellulaires de 100 h contenant des getters, les performances électrochimiques stables ont été maintenues, tandis que les performances cellulaires en l'absence de Cr getters ont rapidement diminué en 10 h. Les analyses des parcelles nyquist ont indiqué une augmentation significative de la polarisation résistance dans les 10 premières h de l'opération cellulaire. Les résultats de caractérisation des SOFC post-test et des getters ont démontré la grande efficacité de la capture de chrome pour l'atténuation de la dégradation cellulaire.

Une expérience de transpiration Cr est un test de dépistage pour la sélection des cr getters. La configuration de cr transpiration a été utilisée pour valider les performances de l'encreur de chrome dans les conditions d'exploitation du SOFC. Des expériences ont été menées en présence d'un getter de chrome actionné à 850 oC dans l'air humidifié (3 % H2O) pendant 500 h. Les observations visuelles pendant les tests de transpiration Cr ont indiqué une décoloration ...

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

Développement et validation de Chrome Getters pour les systèmes d'alimentation à pile à combustible à oxyde solide

L'empoisonnement à la cathode par des contaminants atmosphériques dans les niveaux de traces demeure une préoccupation majeure pour la stabilité à long terme des systèmes électrochimiques à haute température. Nous fournissons une nouvelle méthode pour atténuer les dégradations de la cathode à l'aide d'éclafandeurs, qui captent les contaminants atmosphériques à haute température avant d'entrer dans la zone de pile électrochimiquement active.

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

Le chrome contenant des alliages sont utilisés dans sofc comme interconnexions métalliques pour former l’échelle de chromie pour la protection contre la corrosion. Cependant, la vaporisation du chrome à haute température produit des espèces de chrome gazeux entraînant la dégradation de la SOFC. Cette méthode fournit une solution pour l’empoisonnement au chrome dans les systèmes d’alimentation à pile à combustible à oxyde solide.Les principaux avantages sont l’utilisation de matériaux peu coûteux et la capture efficace des contaminants à des températures basses et élevées. D’autres systèmes industriels à haute température utilisant du chrome contenant des alliages, tels que des systèmes d’électrolyse à vapeur, des systèmes de membranes de transport d’oxygène et des systèmes pétrochimiques pourraient utiliser cette méthode pour la qualité et le contrôle des émissions. Cette démonstration vidéo peut avoir intéressé les chercheurs à apprendre rapidement ces techniques, certaines étapes sont très simples pour les débutants.Ces techniques peuvent demander aux chercheurs de développer les compétences nécessaires pour progresser dans la recherche en technologie électrochimique. Pour commencer, mélanger neuf millilitres de nitrate de strontium aqueux molaire de 2,4 molaires, avec sept millilitres de nitrate de nickel aqueux molaire de 2,4 molaires. Remuer le mélange pendant 30 minutes à 300 RPM tout en le chauffant à 80 degrés Celsius pour dissoudre les solides.Ajouter ensuite 30 millilitres d’ammoniaque aqueux 5 molaires pour augmenter le pH de la solution à 8,5. Continuer à remuer le mélange à 80 degrés Celsius pendant 24 heures, pour précipiter la poudre précurseur. Séchez la solution dans un four sec à 120 degrés Celsius, jusqu’à ce que l’eau s’évapore complètement, ce qui prend habituellement environ 24 heures, pour laisser un composé cireux bleu.Nous suspendons le composé en 50 millilitres d’eau déionisée en utilisant à la fois l’agitation manuelle et magnétique. Centrifugeuse de la suspension à 5000 RPM pendant 5 minutes. Et enlever le liquide qui contient du nitrate d’ammonium résiduel.À 200 à 380 degrés Celsius, le nitrate d’ammonium se décomposera et produira de l’acide nitrate d’ammoniac, des gaz d’oxyde d’azote. Un lavage approprié à l’eau distillée réduira ou éliminera les émissions de ces gaz. Séchez la poudre précurseur rincée à 120 degrés Celsius pendant deux heures.Ensuite, ajoutez l’eau ionisée à la poudre et mélangez-la pendant au moins cinq minutes pour faire une boue épaisse. Dé-gazer le lisier dans une chambre à vide pour enlever les bulles d’air. Ensuite, placez un substrat en nid d’abeille cordierite dans le lisier et effectuez l’infiltration sous vide pendant cinq minutes pour remplir les pores de boue.Ensuite, écoulez l’air à travers le substrat enduit de trempette pour enlever l’excès de boue des canaux. Placez l’échantillon dans un four rempli d’air et chauffez-le à environ 120 degrés Celsius à cinq degrés par minute. Sécher l’échantillon dans l’air pendant au moins deux heures.Ensuite, rampez le four à 650 degrés Celsius à cinq degrés par minute et calsignez l’échantillon dans l’air pendant 12 heures pour finir de produire le getter de chrome. Pour commencer le test de validation, placez deux grammes de granulés de chromie centrés dans un four à tubes à quartz équipé d’un diffuseur. Placez un getter de chrome de l’autre côté du diffuseur.Connectez le côté chrome du four à une source d’air comprimé par l’intermédiaire d’un bubbler d’eau à température ambiante. Connectez le côté getter à un évent via un coude en verre et un assemblage de piégeage de vapeur de chrome. Purger le système avec de l’air humidifié à 300 SCCM pendant 15 minutes à une heure.Puis rampez le four à 850 degrés Celsius à trois degrés par minute et maintenez cette température pendant 500 heures. Vérifiez la décoloration du coude de sortie indiquant le dépôt de composés de chrome toutes les 100 heures. Une fois l’essai terminé, refroidissez le four à température ambiante avant d’éteindre le flux d’air et de récupérer l’échantillon de l’émetteur.Recueillir l’eau de l’assemblage de piégeage de chrome puis, tremper le tube de quartz, coude en verre, condenseur et laver les bouteilles avec 20% par l’acide nitrique de poids pour extraire le chrome déposé et recueillir les rinçages. Faire tremper la verrerie dans 20% d’acide nitrique pendant 12 heures pour extraire le chrome déposé supplémentaire et recueillir le rinçage. Si une verrerie est encore décolorée, trempez-la dans du permanganate de potassium alcalin pendant 12 heures à 80 degrés Celsius.Puis recueillir et mélanger l’extrait de chrome de tous les composants pour analyser la teneur en chrome avec ICPMS. Ensuite, couper l’échantillon de getter en deux à l’aide d’un couteau et enrober les surfaces exposées d’or. Enduire l’échantillon de getter de chrome d’or et évaluer la distribution élémentaire avec la spectroscopie de rayons X dispersive d’énergie.Effectuez une autre analyse EDS et tracez la quantité de chrome par rapport à la distance par rapport à la source de chrome. Pour commencer la fabrication SOFC, sérigraphie lanthanum strontium manganate coller à la surface de trois électrodes zirconia stabilisées yttria et centrer les assemblages. Ensuite, fixez une électrode de platine à chaque disque YSZ comme anode à l’encre de platine.Fixez la gaze platine à l’anode et à la cathode et fixez de courts fils de platine à la cathode, à l’anode et au disque YSZ. Placez les SOFC dans un four, rampez-les à 850 degrés Celsius à trois degrés par minute et guérissent-les dans l’air pendant deux heures. Ensuite, connectez les fils conductrices argentés à un SOFC durci et montez-le dans la zone de chauffage constante d’un four à tubes cylindres.Sceller le SOFC dans le four avec de la pâte de céramique et connecter les électrodes à un potentiostat. Suivez les procédures standard pour configurer l’expérience. Assurez-vous que ce sont de bonnes cellules de cylindre et que les trois électrodes sont correctement reliées au potentiostat.Puis, rampe du four à 850 degrés Celsius à cinq degrés par minute. Pendant que le four chauffe, configurez les potentiostats pour enregistrer le courant cellulaire à chaque minute avec un biais de 0,5 volt entre la cathode et l’électrode de référence. Réglez les potentiostats pour effectuer une spectroscopie d’impédance électrochimique entre la cathode et l’électrode de référence toutes les heures.Lorsque le four atteint la température d’essai, couler l’air humidifié vers la cathode à 300 SCCM et l’air sec vers l’anode à 150 SCCM. Démarrez les mesures et laissez le test s’exécuter pendant 100 heures. Après le test, refroidir le four à température ambiante et récupérer la cellule pour la caractérisation.Pour le prochain test, placez deux grammes de granulés de chromie dans un tube d’alumine perforé dans la zone de chauffage constant. Fixez un nouveau SOFC au-dessus de la source de chrome et répétez les mesures de fin de test exactement de la même manière. Pour le troisième essai, chargez deux grammes de granulés de chromie dans le tube et montez un getter de chrome au-dessus de la source de chrome.Fixez un nouveau SOFC sur le getter et effectuez les mesures de fin de test dans les mêmes conditions. Dans le test de transpiration, le profil de chrome indiquait que la majeure partie du chrome était piégée dans les quatre premiers millimètres du getter. L’analyse du matériau de getter de chrome déposé sur un substrat de fibre d’alumine a montré de grandes particules riches en chrome et en strontium près de l’entrée de vapeur.Les cartes élémentaires des sections transversales de fibre ont confirmé que le chrome et le strontium se sont produits à la surface de la fibre. Les essais électrochimiques de LSM-YSZ SOFC en présence et en absence de chrome ont prouvé que la vapeur de chrome a rapidement empoisonné la cellule. Ceci a été attribué aux dépôts d’oxyde de chrome sur l’interface LSM-YSZ, empêchant la réaction de réduction d’oxygène à cette interface.Le placement d’un getter de chrome SNO entre la source de chrome et la SOFC a donné lieu à des performances SOFC comparables à celles de la performance en l’absence de chrome. Cette performance a été maintenue sur un large éventail de taux d’écoulement de vapeur de chrome. Le protocole de fabrication produit un getter efficace stable pour les impuretés de chrome aéroporté.En utilisant différents produits chimiques, nous pouvons développer des getters pour capturer d’autres contaminants gazeux tels que le bore et les vapeurs de silicium. Le protocole de transmission mesure l’évaporation du chrome contenant des matériaux en alliage et valide les performances des getters capturant la vapeur d’hexaamminechromium dans l’air dans des conditions d’exploitation typiques de la SOFC. Le protocole de validation électrochimique démontre l’efficacité de getter à des conditions d’exploitation sofc nominales.Puisque l’information est essentielle pour intensifier les technologies getter et SOFC pour l’industrie et leurs utilisations commerciales. Cette méthode utilise de petites quantités de produits chimiques et des raisons qui peuvent être gérées et manipulées conformément aux politiques existantes en matière de santé et de sécurité en laboratoire.

Research

JoVE Journal

Chemistry

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

Recherche

Chimie

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

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