Name: development and validation of chromium getters for solid oxide fuel cell power systems
Uploaded: 2019-05-26T14:00:00
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Die Autoren würdigen die finanzielle Unterstützung durch das US-Energieministerium (US DOE) im Rahmen des Bundeszuschusses DE-FE-0023385. Die fachliche Diskussion mit Drs. Rin Burke und Shailesh Vora (National Energy Technology Laboratory) wird dankbar gewürdigt. Drs. Amit Pandey (LG Fuel Cells, Canton OH), Jeff Stevenson und Matt Chou (Pacific Northwest National Laboratory, Richland WA) sind für ihre Hilfe bei der Langzeittestvalidierung der Leistung der Getter anerkannt. Die Autoren würdigen die University of Connecticut für die Bereitstellung von Laborunterstützung. Dr. Lichun Zhang und Frau Chiying Liang sind für technische Diskussionen und Hilfe bei den Experimenten anerkannt.

1. Synthese von Chrom-Getter
<ol><li>Synthetisieren Sie Vorläuferpulver mit Erdalkali und Übergangsmetalloxidsalzen über konventionelle Kozipitationssyntheseroute, wie in Abbildung 116dargestellt.<ol>
<li>Bereiten Sie eine Stammlösung mit 50,33 g Strontiumnitrat Sr(NO3)2 und 43,97 g Nickelnitrathexahydrat Ni(NO3)2.6H2O vor, um 2,4 M Lösungen in 100 ml enionisiertem Wasser vorzubereiten.</li>
		<li>Verwenden...

<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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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>

Die experimentellen Ergebnisse zeigen deutlich die Wirksamkeit von Chromgetern bei Langzeit-Chromtranspirationstests und elektrochemischen Tests. Die Anwesenheit von Getters mildert erfolgreich die Kontamination der Elektrode, was sonst zu einer schnellen Erhöhung der Polarisationsbeständigkeit und elektrochemischen Leistungseinbußen führen würde.
Die Bildung von Gasphasenchromarten aus Chrom wird begünstigt und mit einer Erhöhung der Wasserdampfkonzentration (Feuchtigkeit)<sup class="x...

Festoxid-Brennstoffzellen (SOFC) Power-System, eine Hochtemperatur-Direkte elektrochemische Energieumwandlungsvorrichtung, bietet einen umweltfreundlichen Weg, um Strom aus einer Vielzahl von fossilen und erneuerbaren Brennstoffen zu erzeugen. Die SOFC-Technologie findet ihre Anwendungen in zentralen sowie verteilten Stromerzeugungsgebieten1. Diese Technologie beruht auf der elektrochemischen Umwandlung chemischer Energie, die in den Brennstoffen gespeichert ist, in Strom. SOFCs bieten zahlreiche Vorteile in Bezug auf hohe Energieeffizienz, hohe Wärmequalität, einfache Modularität und keine oder keine vernachlässigbaren CO2-Fußabdrücke2. Mehrere einzelne SOFC-Zellen sind in Serie oder parallel (nämlich SOFC-Stacks) verbunden, um die gewünschte Ausgangsspannung zu erhalten. SOFC-Stacks bestehen aus Komponenten wie dichtem Elektrolyt, porösen Elektroden, Verbindungsverbund (IC) und Dichtungen3,4. Anode und Kathode benachbarter Zellen sind über IC miteinander verbunden, das nicht nur als Separator dient, um jegliches Mischen von Oxidationsmittel mit Kraftstoff zu verhindern, sondern auch eine elektrische Verbindung zwischen der angrenzenden Anode und Kathode5ermöglicht.
Verbesserungen der jahrzehntelangen Forschung und Entwicklung in der Werkstofftechnik haben zu einer Senkung der Betriebstemperatur für SOFCs geführt und den Austausch von Keramikwerkstoffen durch kostengünstige Edelstahllegierungen für die Herstellung von elektrochemisch aktive Zell- und Stapelkomponenten und Anlagenbilanz (BOP). Kommerziell erhältliche ferritische und austenitische rostfreie Stähle werden für die Herstellung von Systemkomponenten aufgrund ihrer niedrigen Kosten, des abgestimmten Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE) und der Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit bei hohen Betriebstemperaturen verwendet. 6. Die Bildung der Typ Cr2O3 passivierende Oxidskala auf der Legierungsoberfläche wirkt als Barriereschicht gegen die nach innen gerichtete Diffusion von Sauerstoff aus der Luft oder die äußere Diffusion von Kationen aus der Massenlegierung7.
In Gegenwart von befeuchteter Luft durchläuft Cr2O3 eine signifikante chemische Transformation, die zu hydratisierten Chromdampfarten bei SOFC-Betriebstemperaturen führt. Der gasförmige Chromdampf wird anschließend durch den Luftstrom in die Kathode getragen, was zu Oberflächen- und Grenzflächenreaktionen mit den Kathodenmaterialien führt. Eine solche Kathode erlebt sowohl ohmsche als auch nicht-ohmsche Zunahmen der Polarisation und des elektrischen Leistungsabbaus. Einzelheiten der Kathodenabbaumechanismen wurden an anderer Stelle dargestellt8,9,10.
Die modernsten Methoden zur Reduzierung oder Beseitigung der oben genannten Kathodenabbauprozesse bestehen häufig aus Modifikationen der Legierungschemie, der Anwendung der Oberflächenbeschichtung und der Verwendung von chromtoleranten Kathoden11,12. Obwohl diese Techniken eine Verringerung des Kathodenabbaus aufgrund von Cr-Dampf-Wechselwirkungen (nämlich Cr-Vergiftung) zur kurzfristigen, langfristigen Wirksamkeit für die Leistungsstabilität gezeigt haben, bleibt ein Problem, vor allem aufgrund von Rissbildung und Spallation innerhalb der Beschichtung und Verdiffusion von Kationen.
Wir haben eine neuartige Methode zur Milderung des Problems der Chromvergiftung demonstriert, indem wir deneingehenden Chromdampf erfassen, bevor er mit den Kathodenmaterialien 13 reagiert. Die Getter wurden aus kostengünstiger Erdalkali und Übergangsmetalloxiden mit herkömmlichen keramischen Verarbeitungstechniken synthetisiert. Der Kostenvorteil dieses Ansatzes ist der Einsatz nicht edler und nicht-strategischer Materialien sowie konventioneller Verarbeitungsverfahren zur Herstellung von Gettern zur Minderung des Kathodenabbaus durch Luftschadstoffe. Die Platzierung des Getters kann auf die Erfassung von Chromdampf aus BOP-Komponenten zugeschnitten oder auch auf die Platzierung in den elektrochemisch aktiven Stapelkomponenten14,15zugeschnitten werden. Hier stellen wir Methoden zur Validierung der Chrom-Getter mittels Transpirations- und elektrochemischen Tests vor. Experimentelle Aufbau- und Charakterisierungsergebnisse werden ebenfalls demonstriert, um die Getter-Wirksamkeit und die Mechanismen der Cr-Erfassung auf dem Getter unter typischen SOFC-Betriebsbedingungen zu zeigen.

<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

Der Abbau der Kathode in Festoxid-Brennstoffzellen (SOFC) ist nach wie vor ein wichtiges Anliegen für die langfristige Leistungsstabilität und Betriebssicherheit. Das Vorhandensein von Gasphasenchromarten in der Luft hat eine signifikante Leistungsminderung der Kathodenleistung bei langzeitiger Exposition aufgrund unerwünschter Zusammengesetztenbildung an der Kathode- und Elektrolytschnittstelle gezeigt, die die Sauerstoffreduktionsreaktion verzögert ( ORR). Wir haben eine neuartige Methode demonstriert, um den Kathodenabbau mit Chrom-Getter zu mildern, die die Gasphasenchromart fangen, bevor sie in der Kathodenkammer aufgenommen wird. Low-Cost-Getter-Materialien, die aus Erdalkali und Übergangsmetalloxiden synthetisiert werden, werden auf dem Cordierit-Wabensubstrat für den Einsatz in den SOFC-Stromsystemen beschichtet. As-fabriced Getter wurden durch Chromtranspirationstests für 500 h in befeuchteter Luftatmosphäre in Gegenwart von Chromdampf abgeschirmt. Ausgewählte Getter wurden unter Verwendung elektrochemischer Tests weiter validiert. Typischerweise wurde die elektrochemische Leistung von SOFCs (Lanthanstrontiummanganit (LSM) yttria stabilisierte Zirkonia (YSZ) - Pt) bei 850 °C in Gegenwart und Abwesenheit von Cr getter gemessen. Bei den 100-h-Zelltests mit Getter wurde die stabile elektrochemische Leistung beibehalten, während die Zellleistung in Abwesenheit von Cr Getters in 10 h rapide abnahm. Analysen von Nyquist-Plots deuteten auf eine signifikante Zunahme der Polarisation hin. Widerstand innerhalb der ersten 10 h der Zelloperation. Charakterisierungsergebnisse von Posttest-SOFCs und Getter haben die hohe Effizienz der Chromaufnahme zur Abschwächung des Zellabbaus demonstriert.

Ein Cr-Transpirationsexperiment ist ein Screening-Test für die Auswahl von Cr Getters. Cr Transpiration Setup wurde verwendet, um die Leistung von Chrom Getter unter den SOFC-Betriebsbedingungen zu validieren. Die Experimente wurden in Gegenwart eines Chromgetters durchgeführt, der bei 850 °C in befeuchteter (3% H2O) Luft für 500 h betrieben wurde. Visuelle Beobachtungen während der Cr-Transpirationstests zeigten eine signifikante Verfärbung des Auslassbogens während 500...

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

Entwicklung und Validierung von Chrom-Getters für Festoxid-Brennstoffzellen-Leistungssysteme

Kathodenvergiftungen durch Luftverunreinigungen in Spurenmengen sind nach wie vor ein großes Problem für die langfristige Stabilität elektrochemischer Hochtemperatursysteme. Wir bieten eine neuartige Methode, um die Kathodendegradationen mit Gettern zu mildern, die Luftschadstoffe bei hoher Temperatur erfassen, bevor sie in den elektrochemisch aktiven Stapelbereich gelangen.

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

Chromhaltige Legierungen werden in SOFC als metallische Verbindungen zur Form einer Chromiaskala zum Korrosionsschutz verwendet. Die Chromverdampfung bei hohen Temperaturen führt jedoch zu gasförmigen Chromarten, die zu einem SOFC-Abbau führen. Diese Methode bietet eine Lösung für Chromvergiftungen in Festoxid-Brennstoffzellen-Kraftwerken.Die Hauptvorteile sind die Verwendung kostengünstiger Materialien und die effektive Erfassung von Verunreinigungen bei niedrigen und hohen Temperaturen. Andere Hochtemperatur-Industriesysteme, die Chrom enthaltende Legierungen verwenden, wie Dampfelektrolysesysteme, Sauerstofftransportmembransysteme und petrochemische Systeme könnten diese Methode zur Qualitäts- und Emissionskontrolle verwenden. Diese Video-Demonstration kann interessierte Forscher schnell lernen diese technik, einige Schritte sind sehr einfach für Anfänger.Diese Technik kann Forscher dazu bringen, die Fähigkeiten für einen Fortschritt in der elektrochemischen Technologieforschung zu entwickeln. Zu Beginn neun Milliliter 2,4 molwäriges strontiumnitratmit, mit sieben Millilitern 2,4 Mol wässrigem Nickelnitrat. Rühren Sie die Mischung für 30 Minuten bei 300 RPM, während Sie es auf 80 Grad Celsius erhitzen, um die Feststoffe aufzulösen.Fügen Sie dann 30 Milliliter 5 molförmiges wässriges Ammoniak hinzu, um den pH-Wert der Lösung auf 8,5 zu erhöhen. Rühren Sie die Mischung bei 80 Grad Celsius 24 Stunden lang, um das Vorläuferpulver zu fällen. Trocknen Sie die Lösung im Trockenofen bei 120 Grad Celsius, bis das Wasser vollständig verdunstet, was in der Regel etwa 24 Stunden dauert, um eine blaue wachsartige Verbindung zu hinterlassen.Wir setzen die Verbindung in 50 Milliliter entionisiertem Wasser unter manuellem und magnetischem Rühren aus. Zentrifugieren Sie die Suspension bei 5000 U/min für 5 Minuten. Und entfernen Sie die Flüssigkeit, die Restammoniumnitrat enthält.Bei 200 bis 380 Grad Celsius zersetzt sich Ammoniumnitrat und produziert Ammoniaknitratsäure, Stickoxidgase. Das richtige Waschen mit destilliertem Wasser wird die Emission dieser Gase reduzieren oder eliminieren. Das vorspülte Vorläuferpulver bei 120 Grad Celsius zwei Stunden trocknen.Als nächstes fügen Sie das ionisierte Wasser in das Pulver und mischen Sie es für mindestens fünf Minuten, um eine dicke Gülle zu machen. Entgasen Sie die Gülle in einer Vakuumkammer, um Luftblasen zu entfernen. Dann legen Sie ein Cordierit-Wabensubstrat in die Gülle und führen Sie eine Vakuuminfiltration für fünf Minuten durch, um die Poren mit Gülle zu füllen.Anschließend strömt Luft durch das dipbeschichtete Substrat, um überschüssige Gülle aus den Kanälen zu entfernen. Legen Sie die Probe in einen luftgefüllten Ofen und erhitzen Sie sie auf etwa 120 Grad Celsius bei fünf Grad pro Minute. Trocknen Sie die Probe mindestens zwei Stunden in der Luft.Dann rampieren Sie den Ofen auf 650 Grad Celsius bei fünf Grad pro Minute und kaldieren die Probe in der Luft für 12 Stunden, um die Produktion des Chrom-Getters zu beenden. Um mit dem Validierungstest zu beginnen, legen Sie zwei Gramm zentrierte Chromiapellets in einen Quarzrohrofen, der mit einem Diffusor ausgestattet ist. Legen Sie einen Chrom-Getter auf die andere Seite des Diffusors.Verbinden Sie die Chromseite des Ofens über eine Raumtemperatur-Wasserblase an eine Druckluftquelle. Verbinden Sie die Getterseite über einen Glasbogen und eine Chromdampf-Abfangeinheit mit einer Entlüftung. Reinigen Sie das System mit befeuchteter Luft bei 300 SCCM für 15 Minuten bis eine Stunde.Dann Rampe den Ofen auf 850 Grad Celsius bei drei Grad pro Minute und halten Sie diese Temperatur für 500 Stunden. Überprüfen Sie den Auslassbogen auf Verfärbungen, die die Ablagerung von Chromverbindungen alle 100 Stunden anzeigen. Sobald der Test abgeschlossen ist, kühlen Sie den Ofen auf Raumtemperatur, bevor Sie den Luftstrom ausschalten und die Getterprobe abrufen.Sammeln Sie dann das Wasser aus der Chrom-Trapping-Baugruppe, tränken Sie das Quarzrohr, den Glasbogen, den Kondensator und waschen Sie Flaschen mit 20 %gewichtsweise Salpetersäure, um abgelagertes Chrom zu extrahieren und die Spülungen zu sammeln. Die Glaswaren 12 Stunden lang in 20% Salpetersäure einweichen, um zusätzliches abgelagertes Chrom zu extrahieren und die Spülung zu sammeln. Wenn Glaswaren noch verfärbt sind, tränken Sie es in alkalisches Kaliumpermanganat für 12 Stunden bei 80 Grad Celsius.Sammeln und mischen Sie dann Chromextrakt aus allen Komponenten, um den Chromgehalt mit ICPMS zu analysieren. Dann die Getterprobe mit einem Messer halbieren und die freiliegenden Oberflächen mit Gold beschichten. Beschichten Sie die Chrom-Getter-Probe mit Gold und bewerten Sie die Elementarverteilung mit energiedispersiver Röntgenspektroskopie.Führen Sie eine weitere EDS-Analyse durch und zeichnen Sie die Chrommenge in Bezug auf den Abstand von der Chromquelle nach. Um mit der SOFC-Fertigung zu beginnen, wird Lanthanstrontium-Manganpaste auf der Oberfläche von drei yttriastabilisierten Zirkonia-Elektroden auf die Oberfläche gedruckt und die Baugruppen zentriert. Befestigen Sie dann eine Platinelektrode an jeder YSZ-Scheibe als Anode mit Platintinte.Befestigen Sie Platingaze sowohl an der Anode als auch an der Kathode und an kurzen Platindrähten an Kathode, Anode und YSZ-Scheibe. Legen Sie die SOFC es in einen Ofen, rampieren Sie sie auf 850 Grad Celsius bei drei Grad pro Minute und härten Sie sie in der Luft für zwei Stunden aus. Verbinden Sie dann silberne leitfähige Drähte mit einem ausgehärteten SOFC und montieren Sie ihn in der konstanten Heizzone eines Zylinderrohrofens.Versiegeln Sie den SOFC im Ofen mit Keramikpaste und verbinden Sie die Elektroden mit einem Potentiostat. Befolgen Sie die Standardprozeduren, um das Experiment einzurichten. Stellen Sie sicher, dass es sich um eine gute Zylinderzelle handelt und dass alle drei Elektroden ordnungsgemäß mit dem Potentiostat verbunden sind.Dann rampieren Sie den Ofen auf 850 Grad Celsius bei fünf Grad pro Minute. Während der Ofen heizt, konfigurieren Sie die Potentiostaten, um den Zellstrom jede Minute mit einer 0,5 Volt Vorspannung zwischen der Kathode und der Referenzelektrode aufzuzeichnen. Stellen Sie die Potentiostaten so ein, dass sie stündlich eine elektrochemische Impedanzspektroskopie zwischen kathodierundder Referenzelektrode durchführen.Wenn der Ofen die Prüftemperatur erreicht, fließen befeuchtete Luft in Richtung Kathode bei 300 SCCM und trockene Luft in Richtung der Anode bei 150 SCCM. Starten Sie die Messungen und lassen Sie den Test 100 Stunden laufen. Nach dem Test den Ofen auf Raumtemperatur abkühlen und die Zelle zur Charakterisierung abrufen.Legen Sie für den nächsten Test zwei Gramm Chromiapellets in ein perforiertes Aluminiumoxidrohr in die konstante Heizzone. Fixieren Sie einen neuen SOFC über der Chromquelle und wiederholen Sie die Testendmessungen genau auf die gleiche Weise. Für den dritten Test zwei Gramm Chromia-Pellets in das Rohr laden und einen Chrom-Getter über der Chromquelle montieren.Fixieren Sie einen neuen SOFC über den Getter und führen Sie die Testendmessungen unter den gleichen Bedingungen durch. Im Transpirationstest zeigte das Chromprofil an, dass der größte Teil des Chroms innerhalb der ersten vier Millimeter des Getters gefangen war. Die Analyse des auf einem Aluminiumfasersubstrat abgelagerten Chrom-Getter-Materials zeigte große Chrom- und Strontium-reiche Partikel in der Nähe des Dampfeinlasses.Elementare Karten von Faserquerschnitten bestätigten, dass Chrom und Strontium auf der Oberfläche der Faser auftraten. Elektrochemische Tests von LSM-YSZ SOFC es in Gegenwart und Abwesenheit von Chrom zeigten, dass Chromdampf die Zelle schnell vergiftete. Dies wurde auf Chromoxidablagerungen an der LSM-YSZ-Schnittstelle zurückgeführt, was die Sauerstoffreduktionsreaktion an dieser Schnittstelle behinderte.Das Platzieren eines SNO-Chrom-Getters zwischen der Chromquelle und dem SOFC führte zu einer SOFC-Leistung, die mit der Leistung in Abwesenheit von Chrom vergleichbar ist. Diese Leistung wurde über eine Breite von Chromdampfdurchflussraten beibehalten. Das Fertigungsprotokoll erzeugt einen stabilen effizienten Getter für Luftchromunreinheiten.Mit verschiedenen Chemikalien können wir Getter entwickeln, um andere gasförmige Verunreinigungen wie Bor- und Siliziumdämpfe zu erfassen. Das Übertragungsprotokoll misst die Verdunstung von Chrom enthaltenden Legierungsmaterialien und validiert die Leistung von Gettern, die Hexaaminchromiumdampf in der Luft unter typischen SOFC-Betriebsbedingungen erfassen. Das elektrochemische Validierungsprotokoll demonstriert die Effizienz der Getter bei einer nominellen SOFC-Betriebsbedingungen.Da die Informationen für die Skalierung von Getter- und SOFC-Technologien für die Industrie und ihre kommerzielle Nutzung unerlässlich sind. Diese Methode verwendet kleine Mengen an Chemikalien und Gründe, die gemäß den bestehenden Gesundheits- und Sicherheitsrichtlinien des Labors verwaltet und behandelt werden können.

Research

JoVE Journal

Chemistry

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

Herstellung von hydrophoben Metall-organische Gerüste über Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition von Perfluoralkanen für die Beseitigung von Ammoniak

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

Forschung

Chemie

Activating Molecules, Ions, and Solid Particles with Acoustic Cavitation

Aktivieren Moleküle, Ionen und Feststoffpartikeln mit Acoustic Cavitation

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

Hochdruck-Sapphire-Zelle für Phasengleichgewichte Messungen der CO<sub&gt; 2</sub&gt; / Bio-/ Wasser-Systeme

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

Quantitative Erfassung von Trace Explosive Dämpfe durch Temperatur-programmierte Desorption Gaschromatographie-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

Synthesemethoden für Asymmetric Ferrocen abgeleitete Bio-Konjugat-Systemen über Festphasen-Resin-basierte Methodik

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

Entwicklung eines Backbone zyklische Peptid-Bibliothek als potentielle Antiparasiten Therapeutics unter Mikrowellenbestrahlung

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 Powder Diffraction in Conservation Science: Auf dem Weg Routine Kristallstrukturbestimmung von Korrosionsprodukten auf Heritage Kunstobjekte

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

Ursprünglicher experimenteller Ansatz zur Beurteilung Transport Kraftstoff Stabilität

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

Die Messung der Partikelgrößenverteilung in trüber Lösungen durch Dynamic Light Scattering Mikroskopie

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 Erkennung und Quantifizierung der einzelnen Zelle von Metall-Oxid-Nanopartikel mit nuklearen Mikrosonde Analyse

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