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

Forfattere erkjenner økonomisk støtte fra US Department of Energy (US DOE) under Federal Grant DE-FE-0023385. Teknisk diskusjon med DRS. Rin Burke og Shailesh Vora (National Energy Technology Laboratory) er takknemlig erkjent. DRS. Amit Pandey (LG brenselceller, Canton OH), Jeff Stevenson og Matt Chou (Pacific Northwest National Laboratory, Richland WA) er anerkjent for deres hjelp med lang sikt test validering av ytelsen til getters. Forfattere erkjenner University of Connecticut for å gi laboratorie støtte. Dr. Lichun Zhang og MS Chiying Liang er anerkjent for teknisk diskusjon og hjelp med eksperimenter.

1. syntese av krom Fang
<ol><li>Syntetisere forløperen pulver ved hjelp av alkalisk jord og overgangen metalloksid salter via konvensjonell coprecipitation syntese rute som avbildet i figur 116.<ol>
<li>Forbered en lagerløsning med 50,33 g strontium nitrat SR (NO3)2 og 43,97 g av nikkel NITRAT heksa hydrat ni (no3)2. 6h2O for å forberede 2,4 M løsninger i 100 ml av de-ionisert vann.</li>
		<li>Bruk 9 mL 2,4 ...

<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>

Den eksperimentelle resultater tydelig demonstrere effektiviteten av krom getters under langsiktige krom transpirasjon tester og elektrokjemiske tester. Tilstedeværelsen av getters med hell begrenser forurensning av elektroden som ellers ville føre til rask økning i polarisering motstand og elektrokjemiske ytelse degradering.
Dannelsen av gass fase krom arter fra chromia er favorisert og forbedret med en økning av vanndamp konsentrasjon (fuktighet nivå)16. Vanninnh...

Solid oksid brenselcelle (SOFC) kraftsystem, en høy temperatur direkte elektrokjemiske energi konvertering enhet, tilbyr en miljøvennlig vei å generere elektrisitet fra et bredt utvalg av fossilt og fornybar brensel. SOFC-teknologien finner sine applikasjoner i sentraliserte og distribuerte kraft genererings områder1. Denne teknologien er avhengig av elektrokjemiske konvertering av kjemisk energi lagret i brensel til elektrisitet. Mange fordeler tilbys av SOFCs i form av høy energieffektivitet, høy kvalitet varme, enkel modulære, og ingen eller ubetydelig Carbon fotavtrykk2. Flere individuelle SOFC celler er koblet i serie eller parallell mote (nemlig SOFC stabler) for å oppnå ønsket utgangsspenning. SOFC stabler består av komponenter som tett elektrolytt, porøse elektroder, sammenkobling (IC) og sel3,4. Anode og bilde av tilstøtende celler er koblet ved hjelp av IC, som ikke bare fungerer som en separator for å hindre enhver blanding av oksiderende med drivstoff, men også gir elektrisk tilkobling mellom tilstøtende anode og bilderør5.
Forbedringer over flere ti år med forskning og utvikling i materialer engineering har ført til reduksjon i driftstemperatur for SOFCs, slik at utskifting av keramikk materialer med billig rustfritt stållegeringer for fabrikasjon av elektrokjemisk aktiv celle og Stack komponenter og balanse-av-anlegget (BOP) sub-systemer. Kommersielt tilgjengelige ferritisk og austenittisk rustfritt stål benyttes for fabrikasjon av systemkomponenter på grunn av deres lave kostnader, matchet koeffisient av termisk ekspansjon (CTE) og motstand mot oksidasjon og korrosjon ved høye driftstemperaturer 6. dannelse av CR2O3 type passiverende oksid skala på legering overflaten fungerer som et barriere lag mot innover diffusjon av oksygen fra luft eller ytre spredning av spesifikasjoner fra bulk legering7.
I nærvær av fuktet luft, CR2O3 gjennomgår betydelig kjemisk transformasjon fører til hydrert krom damp arter dannelse ved SOFC driftstemperaturer. Gass krom dampen er senere gjennomført gjennom luftstrømmen i bilderør som fører til overflate og grensesnitt reaksjoner med bildemateriale. Slike bilderør erfaringer både ohmsk og ikke-ohmsk øker i polarisering og elektrisk ytelse degradering. Detaljer om de bilde-og ned brytnings mekanismene har blitt illustrert andre steder8,9,10.
Den State-of-the-art metoder for å redusere eller eliminere de ovennevnte bilderør degradering prosesser vanligvis består av modifikasjoner av legering kjemi, anvendelse av overflatebelegg og bruk av krom tolerant katoder. Selv om disse teknikkene har vist reduksjon av bilde brytningen på grunn av CR damp interaksjoner (nemlig CR forgiftning) for kortsiktig, langsiktig effekt for ytelse stabilitet er fortsatt et problem, hovedsakelig på grunn av sprekker og spallation i belegg og interdiffusion.
Vi har vist en ny metode for å redusere problemet med krom forgiftning ved å fange innkommende krom damp før den reagerer med bilderør13. Getters har blitt syntetisert fra lave kostnader alkalisk jord og overgangen metalloksider ved hjelp av konvensjonelle keramiske prosesserings teknikker. Kostnadsfordelen med denne tilnærmingen er bruk av ikke-edle og ikke-strategiske materialer, samt konvensjonelle prosesserings metoder for å dikte getters for reduksjonen av bilde brytning som oppstår fra luftbårne forurensninger. Plasseringen av Fang kan skreddersys for å fange krom damp som følge av BOP komponenter, eller det kan også skreddersys til å bli plassert innenfor elektrokjemisk Active stack komponenter14,15. Her presenterer vi metoder for å validere krom getters bruker transpirasjon og elektrokjemiske tester. Eksperimentelle oppsett og karakterisering resultater vil også bli demonstrert for å vise Fang effektiviteten og mekanismene til CR fangst på Fang under typiske SOFC driftsforhold.

<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

Nedbrytning av bilde stoff i faste oksid brenselceller (SOFC) er fortsatt en stor bekymring for den langsiktige ytelses stabiliteten og driftssikkerheten. Tilstedeværelsen av gass fase krom arter i luft har vist signifikant bilde reduksjon ytelse under lang tids eksponering på grunn av uønsket sammensatte formasjon ved bilderør og elektrolytt grensesnitt som forsinker oksygen reduksjons reaksjonen ( ORR). Vi har vist en ny metode for å redusere bilderør degradering bruker krom getters som fange gassen fase krom arter før det er inntatt i bildet. Rimelige Fang materialer, syntetisert fra alkalisk jord og overgangs metalloksider, er belagt på kordieritt honeycomb substrat for påføring i SOFC kraft systemer. Som fabrikkert getters har blitt vist av krom transpirasjon tester for 500 h i fuktet luft atmosfære i nærvær av krom damp. Valgte getters har blitt ytterligere validert utnytte elektrokjemiske tester. Vanligvis ble elektrokjemiske ytelse av SOFCs (lantan strontium manganite (LSM) ǁ yttria stabilisert zirconia (YSZ) ǁ PT) målt ved 850 ° c i nærvær og fravær av CR-Fang. For 100 h celle tester som inneholder getters, stabil elektrokjemiske ytelse ble opprettholdt, mens cellen ytelse i fravær av CR getters raskt redusert i 10 h. analyser av Nyquist tomter indikerte betydelig økning i polarisering innenfor de første 10 h av celle operasjonen. Karakterisering resultater fra posttest SOFCs og getters har vist den høye effektiviteten av krom fangst for reduksjon av celle degradering.

En CR transpirasjon eksperimentet er en screening test for valg av CR getters. CR transpirasjon oppsett ble benyttet for å validere ytelsen til krom Fang under SOFC driftsforhold. Eksperimenter ble utført i nærvær av en krom Fang operert ved 850 ° c i fuktet (3% H2O) air for 500 H. visuelle observasjoner under CR transpirasjon testene indikerte signifikant misfarging av utløps albuen under 500 H i fravær av Getter. Men å plassere en Fang ved siden av krom kilden viste i...

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

Utvikling og validering av Chromium getters for solid oksid brenselcelle kraft systemer

Bilde forgiftning fra luftbårne forurensninger i spor nivåer er fortsatt en stor bekymring for langtidsstabilitet ved høy temperatur elektrokjemiske systemer. Vi gir en ny metode for å dempe bilde degradations ved hjelp av getters, som fanger opp luftbårne forurensninger ved høy temperatur før du går inn elektrokjemisk aktive stabelen området.

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 brukes i SOFC som metalliske forbindelser for å danne kromskala for korrosjonsbeskyttelse. Kromfordampning ved høye temperaturer produserer imidlertid gasseøse kromarter som resulterer i SOFC-nedbrytning. Denne metoden gir en løsning for kromforgiftning i brenselcelleeffektsystemer for fastoksid.De viktigste fordelene er bruk av rimelige materialer og effektiv fangst av forurensninger ved både lave og høye temperaturer. Andre høytemperaturindustrielle systemer ved hjelp av krom som inneholder legeringer, som dampelektrolysesystemer, oksygentransportmembransystemer og petrokjemiske systemer, kan bruke denne metoden for kvalitet og utslippskontroll. Denne videodemonstrasjonen kan ha interesserte forskere raskt lære disse tekniske, noen trinn er veldig enkle for nybegynnere.Disse tekniske kan ha forskere utvikle ferdigheter for et fremskritt til elektrokjemisk teknologi forskning. Til å begynne, kombinere ni milliliter av 2,4 molar vandig strontiumnitrat, med syv milliliter på 2,4 molar vandig nikkelnitrat. Rør blandingen i 30 minutter ved 300 RPM mens du varmer den opp til 80 grader celsius for å oppløse faste stoffer.Deretter legger du til 30 milliliter med 5 molar vandig ammoniakk for å øke oppløsningen pH til 8,5. Fortsett å røre blandingen ved 80 grader celsius i 24 timer, for å utløse forløperpulveret. Tørk løsningen i en tørr ovn ved 120 grader Celsius, til vannet fordamper helt, noe som vanligvis tar ca 24 timer, for å forlate en blå voksaktig forbindelse.Vi suspenderer forbindelsen i 50 milliliter av deionisert vann ved hjelp av både manuell og magnetisk omrøring. Sentrifuger suspensjonen ved 5000 o/min i 5 minutter. Og fjern væsken som inneholder gjenværende ammoniumnitrat.Ved 200 til 380 grader Celsius vil ammoniumnitrat brytes ned og produsere ammoniakknitratsyre, nitrogenoksidgasser. Riktig vask med destillert vann vil redusere eller eliminere utslippene av disse gassene. Tørk det skyllede forløperpulveret ved 120 grader Celsius i to timer.Deretter legger du det ioniserte vannet til pulveret og blander det i minst fem minutter for å lage en tykk slurry. Degasser slammet i et vakuumkammer for å fjerne luftbobler. Deretter plasserer du et cordierite honeycomb-substrat i slammet og utfører vakuuminfiltrasjon i fem minutter for å fylle porene med slurry.Etterpå strømmer luft gjennom det dipbelagte substratet for å fjerne overflødig slam fra kanalene. Plasser prøven i en luftfylt ovn og varm den opp til ca. 120 grader Celsius ved fem grader per minutt. Tørk prøven i luft i minst to timer.Deretter rampe ovnen til 650 grader Celsius på fem grader per minutt og kalkulere prøven i luft i 12 timer for å fullføre produksjonen av krom getter. For å starte valideringstesten, legg to gram sentrert kromat pellets i en kvartsrørovn utstyrt med en diffuser. Plasser en kromsmater på den andre siden av diffusoren.Koble kromsiden av ovnen til en trykkluftkilde via en vannbobler med romtemperatur. Koble gettersiden til en ventil via en glassalbue og en kromdampfangstenhet. Tøm systemet med fuktet luft ved 300 SCCM i 15 minutter til en time.Deretter rampe ovnen til 850 grader Celsius på tre grader per minutt og opprettholde den temperaturen i 500 timer. Kontroller utløpsalbuen for misfarging som indikerer avsetning av kromforbindelser hver 100. Når testen er ferdig, avkjøles ovnen til romtemperatur før du slår av luftstrømmen og henter getterprøven.Samle vannet fra kromfangstenheten da, suge kvartsrøret, glassalbuen, kondensatoren og vaskeflasker med 20% av vekt salpetersyre for å trekke ut avsponerte krom og samle skyllene. Bløtlegg glasset i 20 % salpetersyre i 12 timer for å trekke ut ekstra avseponert krom og samle skyllingen. Hvis noen glass er fortsatt misfarget, suge den i alkalisk kalium permanganat i 12 timer ved 80 grader Celsius.Deretter samler og blander kromekstrakt fra alle komponentene for å analysere krominnholdet med ICPMS. Skjær deretter getterprøven i to med en kniv og belegg de eksponerte overflatene med gull. Coat krom getter prøven med gull og vurdere elementfordelingen med energi dispergering x-ray spektroskopi.Utfør en annen EDS-analyse og plott mengden krom med hensyn til avstanden fra kromkilden. For å begynne SOFC fabrikasjon, silketrykk lanthanum strontium manganat lim på overflaten av tre yttria-stabiliserte zirkonia elektroder og sentrere samlingene. Deretter fester du en platinaelektrode til hver YSZ-disk som anoden ved hjelp av platinablekk.Fest platina gasbind til både anoden og katoden og fest korte platinaledninger til katoden, anoden og YSZ-disken. Plasser SOFC er i en ovn, rampe dem til 850 grader Celsius på tre grader per minutt og kurere dem i luft i to timer. Deretter kobler du sølv ledende ledninger til en herdet SOFC og monterer den i konstant varmesone av en sylinder rørovn.Forsegle SOFC i ovnen med keramisk pasta og koble elektrodene til en potensiostat. Følg standardprosedyrene for å konfigurere eksperimentet. Pass på at disse er god sylindercelle og at alle tre elektrodene er riktig koblet til potensiostat.Deretter rampe ovnen til 850 grader Celsius på fem grader per minutt. Mens ovnen varmes opp, kan du konfigurere potensiostatene for å registrere cellestrømmen hvert minutt med en 0,5 volts bias mellom katoden og referanseelektroden. Sett potensiostatene til å utføre elektrokjemisk impedansspektroskopi mellom katoden og referanseelektroden hver time.Når ovnen når testtemperaturen, strømmer fuktet luft mot katoden på 300 SCCM og tørr luft mot anoden ved 150 SCCM. Start målingene og la testen kjøre i 100 timer. Etter testen, avkjøl ovnen til romtemperatur og hent cellen for karakterisering.For neste test, legg to gram krorompellets i et perforert aluminarør i den konstante varmesonen. Fest en ny SOFC over kromkilden og gjenta testsluttmålingene på nøyaktig samme måte. For den tredje testen, last to gram kromat pellets inn i røret og monter en krom getter over kromkilden.Fiks en ny SOFC over getteren og utfør testsluttmålingene under samme forhold. I transpirasjonstesten indikerte kromprofilen at det meste av kromet var fanget i de første fire millimeterne av getteren. Analyse av krom getter materiale avsekomt på en alumina fiber substrat viste store krom og strontium rike partikler nær dampinntaket.Elementære kart over fiberkrysssnitt bekreftet at krom og strontium skjedde på overflaten av fiberen. Elektrokjemiske tester av LSM-YSZ SOFC er i nærvær og fravær av krom viste at kromdamp raskt forgiftet cellen. Dette ble tilskrevet kromoksidavleiringer på LSM-YSZ-grensesnittet, noe som hindrer oksygenreduksjonsreaksjonen på det grensesnittet.Plassering av en SNO-kromsnister mellom kromkilden og SOFC resulterte i SOFC-ytelse som kan sammenlignes med ytelsen i fravær av krom. Denne ytelsen ble opprettholdt over et bredt spekter av kromdampstrømningshastigheter. Fabrikasjonsprotokollen gir en stabil effektiv getter for luftbårne kromurenheter.Ved hjelp av forskjellige kjemikalier kan vi utvikle gettere for å fange opp andre gassforurensninger som bor og silisiumdamp. Overføringsprotokollen måler fordampningen av krom som inneholder legeringsmaterialer og validerer ytelsen til gettere som fanger heksaamminchromiumdamp i luft under typiske SOFC-driftsforhold. Den elektrokjemiske valideringsprotokollen viser getter effektivitet ved nominelle SOFC-driftsforhold.Siden informasjonen er avgjørende for å skalere opp getter og SOFC-teknologier for industrien og deres kommersielle bruksområder. Denne metoden bruker små mengder kjemikalier og årsaker som kan håndteres og håndteres i henhold til eksisterende laboratoriehelse- og sikkerhetspolicyer.

Research

JoVE Journal

Chemistry

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

Utarbeidelse av hydrofobe Metal-Organic Frameworks via Plasma Enhanced Chemical Vapor Nedfall av Perfluoroalkanes for fjerning av ammoniakk

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 Molekyler, Ioner, og faste partikler med Acoustic Kavitasjon

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

Høytrykks Sapphire Cell for faselikevekter Målinger av CO<sub&gt; 2</sub&gt; / organisk / 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 av Trace eksplosive damper av Programmert Temperatur Desorpsjon gasskromatografi-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 Methodology for Asymmetric Ferrocene Avledet Bio-konjugerte systemer via Solid Phase Resin-basert 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

Utvikling av en Backbone Cyclic Peptide Library som Potential antiparasittisk Therapeutics Bruke Mikrobølgeovn Bestråling

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 Diffraksjon i Conservation Science: Mot Rutine Crystal Structure Bestemmelse av korrosjonsprodukter på Heritage Kunstverk

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 eksperimentell tilnærming for å vurdere 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 av partikkelstørrelsesfordelingen i Grumsete Solutions ved dynamisk lysspredning Mikros

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 Gjenkjennings- og enkeltcelle kvantifisering av metalloksid nanopartikler kjernefysiske Microprobe analyse

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