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

Författarna erkänner ekonomiskt stöd från USA: s energidepartement (US DOE) under Federal Grant DE-FE-0023385. Teknisk diskussion med DRS. Rin Burke och Shailesh Vora (nationella energiteknik laboratoriet) är tacksamt erkänt. DRS. Amit Pandey (LG bränsleceller, Canton OH), Jeff Stevenson och Matt Chou (Pacific Northwest National Laboratory, Richland WA) är erkända för deras hjälp med långtidstest validering av utförandet av Getters. Författarna erkänner University of Connecticut för att tillhandahålla laboratorie stöd. Dr Lichun Zhang och MS Chiying Liang är erkänd för teknisk diskussion och hjälp med experimenten.

1. syntes av krom getter
<ol><li>Syntetisera prekursorer pulver med alkaliska jordartsmetaller och övergång metalloxidsalter via konventionell coprecipitation syntesväg som avbildas i figur 116.<ol>
<li>Bered en stamlösning med 50,33 g strontium nitrat SR (nr3)2 och 43,97 g nickel nitrat HEXAHYDRAT ni (nr3)2. 6H2O för beredning av 2,4 M-lösningar i 100 ml avjoniserat vatten.</li>
		<li>Använd 9 mL 2,4 M S...

<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 experimentella resultaten visar tydligt effektiviteten av krom Getters under långvarig krom transpiration tester och elektrokemiska tester. Förekomst av Getters framgångsrikt lindrar kontaminering av elektroden som annars skulle leda till snabb ökning av polarisering motstånd och elektrokemisk prestandaförsämring.
Bildandet av gas fas krom arter från chromia gynnas och förbättras med en ökning av vattenånga koncentration (fuktighetsnivå)16. Vatteninnehå...

Solid oxid Fuel cell (SOFC) kraftsystem, en hög temperatur direkt elektrokemisk energiomvandling enhet, erbjuder en miljövänlig väg att generera el från en mängd olika fossila och förnybara bränslen. SOFC Technology hittar sina applikationer i centraliserade och distribuerade kraftgenerering områden1. Denna teknik bygger på elektrokemisk omvandling av kemisk energi lagrad i bränslet till elektricitet. Många fördelar erbjuds av SOFCs i form av högenergieffektivitet, hög kvalitet värme, enkel modularitet, och ingen eller försumbar carbon footprints2. Flera enskilda SOFC celler är anslutna i serie eller parallella sätt (nämligen SOFC stackar) för att få önskad utspänning. SOFC stackar består av komponenter såsom tät elektrolyt, porösa elektroder, samtrafik (IC) och tätningar3,4. Anod och katod av angränsande celler är anslutna med IC, som inte bara fungerar som en separator för att förhindra blandning av antioxidant med bränsle, men också ger elektrisk anslutning mellan angränsande anod och katod5.
Förbättringar under årtionden av forskning och utveckling inom materialteknik har lett till minskad driftstemperatur för SOFCs, vilket möjliggör utbyte av keramiska material med billiga legeringar av rostfrittstål för tillverkning av elektrokemiskt aktiva cell-och stack komponenter och delsystem för balans mellan anläggningar (BOP). Kommersiellt tillgängliga ferritiska och austenitiska rostfria stål utnyttjas för tillverkning av system komponenter på grund av deras låga kostnader, matchade koefficienten för termisk expansion (CTE) och beständighet mot oxidation och korrosion vid höga driftstemperaturer 6. bildandet av CR2O3 typ passivering oxid skala på legeringsytan fungerar som ett barriärskikt mot aktiv diffusion av syre från luft eller yttre diffusion av katjoner från bulk legering7.
I närvaro av befuktad luft genomgår CR2O3 betydande kemisk omvandling som leder till hydratiserad krom ång artbildning vid SOFC driftstemperaturer. Den gasformiga krom ångan transporteras sedan genom luftströmmen in i katoden som leder till yt-och gränssnitts reaktioner med katodmaterialen. Sådan katod erfarenheter både ohmsk och icke-ohmsk ökningar i polarisering och elektrisk prestandaförsämring. Detaljer om katoddegraderingsmekanismerna har illustrerats på annat håll8,9,10.
De State-of-the-art metoder för att minska eller eliminera ovanstående katoddegraderingsprocesser vanligen består av modifieringar av legeringskemi, applicering av ytbeläggning och användning av krom toleranta katoder11,12. Även om dessa tekniker har visat reduktion av katoddegraderingen på grund av CR-ånginteraktioner (nämligen CR-förgiftning) för kortsiktiga, långsiktiga effekt för prestanda stabilitet är fortfarande ett problem, främst på grund av sprickbildning och Spallation Source inom beläggning och korrespondenskurs av katjoner.
Vi har visat en ny metod för att mildra problemet med krom förgiftning genom att fånga den inkommande krom ånga innan den reagerar med katod material13. Getters har syntetiserats från låg kostnad alkaliska jordartsmetaller och övergång metalloxider med hjälp av konventionella keramiska bearbetningstekniker. Den kostnadsfördel av detta tillvägagångssätt är användning av icke-ädla och icke-strategiska material samt konventionella bearbetningsmetoder för att tillverka Getters för att mildra katoddegradering som härrör från luftburna föroreningar. Placeringen av getter kan skräddarsys för att fånga krom ånga som härrör från Bop komponenter eller det kan också skräddarsys för att placeras inom den elektrokemiskt aktiva stacken komponenter14,15. Här presenterar vi metoder för att validera krom Getters med transpiration och elektrokemiska tester. Experimentella inställningar och karaktärisering resultat kommer också att visas för att Visa getter effektivitet och mekanismerna för CR Capture på getter under typiska SOFC driftsförhållanden.

<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 katod i fasta oxid bränsleceller (SOFC) är fortfarande ett stort problem för långsiktig prestanda stabilitet och driftsäkerhet. Förekomst av gasfas-krom i luft har visat signifikant försämring av katodprestandan under långvarig exponering på grund av oönskad sammansatt bildning vid katoden och elektrolytgränssnittet som hämmar syre reducerings reaktionen ( ORR). Vi har visat en ny metod för att mildra katoddegraderingen med hjälp av krom getter som fångar gasfas-krom arter innan den intas i katodkammaren. Låg kostnad getter material, syntetiserade från alkaliska jordartsmetaller och övergång metalloxider, är belagda på Cordierite Honeycomb substrat för applicering i SOFC kraftsystem. Som fabricerade Getters har screenats av krom transpiration tester för 500 h i fuktad luft atmosfär i närvaro av krom ånga. Utvalda Getters har ytterligare validerats använder elektrokemiska tester. Typiskt, elektrokemisk prestanda av sofcs (lanthanum strontium manganite (LSM) ǁ en stabiliserad zirconia (ySz) ǁ PT) mättes vid 850 ° c i närvaro och avsaknad av CR getter. För 100 h-celltester som innehåller Getters, upprätthölls stabila elektrokemiska prestanda, medan cell prestandan i avsaknad av CR Getters snabbt minskade i 10 h. analyser av Nyquisttomter indikerade en signifikant ökning av polarisation motståndet inom den första 10 h av cell operationen. Karakterisering resultat från PostTest SOFCs och Getters har visat den höga effektiviteten av krom fångst för lindring av cell nedbrytning.

Ett CR transpiration experiment är ett screeningtest för val av CR Getters. CR transpiration setup utnyttjades för att validera prestandan hos krom getter under de SOFC driftsförhållanden. Experiment utfördes i närvaro av en krom getter som drevs vid 850 ° c i Befuktad (3% H2O) luft för 500 H. visuella observationer under CR transpiration tester indikerade betydande missfärgning av utloppet armbågen under 500 H i avsaknad av Get. Men att placera en getter bredvid kro...

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

Utveckling och validering av krom Getters för fast oxid bränsle cell kraftsystem

Katodförgiftning från luftburna föroreningar i spårnivåer är fortfarande ett stort problem för långsiktig stabilitet i hög temperatur elektrokemiska system. Vi tillhandahåller en ny metod för att mildra katoddegraderingar med Getters, som fångar luftburna föroreningar vid hög temperatur innan de går in elektrokemiskt aktiv stack område.

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

Kromhaltiga legeringar används i SOFC:s som metalliska sammanlänkningar för att bilda kromomivåg för korrosionsskydd. Kromångning vid höga temperaturer producerar emellertid gasformiga kromarter som resulterar i SOFC-nedbrytning. Denna metod ger en lösning för kromförgiftning i fasta oxidbränslecellskraftsystem.De största fördelarna är användningen av lågkostnadsmaterial och effektiv infångning av föroreningar vid både låga och höga temperaturer. Andra industrisystem med hög temperatur som använder krom som innehåller legeringar, såsom system för ångelektlys, system för syretransportmembran och petrokemiska system skulle kunna använda denna metod för kvalitet och avgasrening. Denna video demonstration kan ha intresserade forskare snabbt lära sig dessa technicals, vissa steg är mycket enkla för nybörjare.Dessa technicals kan ha forskare utveckla kompetens för ett framsteg till elektrokemisk teknik forskning. Till att börja med kombinera nio milliliter av 2,4 molar vattenhaltiga strontiumnitrat, med sju milliliter av 2,4 molar vattenhaltiga nickelnitrat. Rör om blandningen i 30 minuter vid 300 RPM medan uppvärmning den till 80 grader celsius för att lösa upp fasta ämnen.Tillsätt sedan 30 milliliter av 5 molar vattenhaltig ammoniak för att öka lösningen pH till 8,5. Fortsätt att röra om blandningen vid 80 graders celsius i 24 timmar, för att fälla ut prekursorpulvret. Torka lösningen i en torr ugn vid 120 grader Celsius, tills vattnet avdunstar helt, vilket vanligtvis tar ca 24 timmar, att lämna en blå vaxartad förening.Vi suspendera föreningen i 50 milliliter avjoniserat vatten med hjälp av både manuell och magnetisk omrörning. Centrifugera suspensionen vid 5000 RPM i 5 minuter. Och ta bort vätskan som innehåller kvarvarande ammoniumnitrat.Vid 200 till 380 grader Celsius, kommer ammoniumnitrat sönderdelas och producera ammoniak nitratsyra, kväveoxidgaser. Korrekt tvätt med destillerat vatten kommer att minska eller eliminera utsläpp av dessa gaser. Torka det sköljda prekursorpulvret vid 120 grader Celsius i två timmar.Tillsätt sedan joniserat vatten till pulvret och blanda det i minst fem minuter för att göra en tjock slurry. Av-gasa upp slammet i en vakuumkammare för att avlägsna luftbubblor. Placera sedan en cordierite honeycomb substrat i uppslamning och utföra vakuum infiltration i fem minuter för att fylla porerna med slurry.Efteråt, flöde luft genom doppbelagda substratet för att avlägsna överskott slurry från kanalerna. Placera provet i en luftfylld ugn och värm den till ca 120 grader Celsius vid fem grader per minut. Torka provet i luft i minst två timmar.Sedan ramp ugnen till 650 grader Celsius vid fem grader per minut och calsign provet i luft i 12 timmar för att avsluta producera krom getter. För att påbörja valideringstestet, placera två gram centrerade kromomipellets i en kvartsrörsugn utrustad med en diffusor. Placera en krom getter på andra sidan av diffusorn.Anslut kromsidan av ugnen till en tryckluftskälla via en rumstemperaturvattenbubbler. Anslut gettersidan till en ventil via en glasarmbåge och en kromångafångande församling. Rensa ut systemet med befuktad luft vid 300 SCCM i 15 minuter till en timme.Ramp sedan ugnen till 850 grader Celsius vid tre grader per minut och bibehålla den temperaturen i 500 timmar. Kontrollera uttagsbågen för missfärgning som anger deposition av kromföreningar var 100:e timme. När testet är klart, kyl ugnen till rumstemperatur innan du stänger av luftflödet och hämtar getterprovet.Samla vattnet från kromfångaren montering sedan, blöt kvartsröret, glas armbåge, kondensor och tvätta flaskor med 20%by weight salpeter syra för att extrahera deponeras krom och samla in sköljningar. Blötlägg glasvarorna i 20%salpetersyra i 12 timmar för att extrahera ytterligare deponerat krom och samla upp sköljningen. Om något glas är fortfarande missfärgat, blötlägg den i alkalisk kaliumpermanganat i 12 timmar vid 80 grader Celsius.Samla sedan och blanda kromextrakt från alla komponenterna för att analysera krominnehållet med ICPMS. Skiva sedan getterprovet i hälften med en kniv och belägga de exponerade ytorna med guld. Coat krom getter provet med guld och bedöma den elementära fördelningen med energi dispersiv röntgenspektroskopi.Utför en annan EDS-analys och rita upp krommängden med avseende på avståndet från kromkällan. Till att börja SOFC tillverkning, screentryck lanthanum strontium manganat pasta på ytan av tre yttria-stabiliserad zirconia elektroder och centrum församlingarna. Sedan fäster du en platinaelektrod på varje YSZ-disk som anoden med hjälp av platinabläck.Fäst platinagasen på både anoden och katoden och fäst korta platinatrådar på katod-, anod- och YSZ-disken. Placera SOFC: s i en ugn, ramp dem till 850 grader Celsius på tre grader per minut och bota dem i luften i två timmar. Anslut sedan silver ledande ledningar till en härdad SOFC och montera den i den konstanta värmezonen i en cylinderrörsugn.Täta SOFC i ugnen med keramisk pasta och anslut elektroderna till en potentiostat. Följ standardprocedurer för att ställa in experimentet. Se till att dessa är bra cylindercell och att alla tre elektroder är korrekt anslutna till potentiostaten.Sedan ramp ugnen till 850 grader Celsius i fem grader per minut. Medan ugnen värmer, konfigurera potentiostaterna för att spela in cellströmmen varje minut med en 0,5 volts bias mellan katoden och referenselektroden. Ställ in potentiostaterna så att de utför elektrokemisk impedansspektroskopi mellan katoden och referenselektroden varje timme.När ugnen når provtemperaturen, flöde befuktad luft mot katoden vid 300 SCCM och torr luft mot anoden vid 150 SCCM. Starta mätningarna och låt testet köras i 100 timmar. Efter testet, kyl ugnen till rumstemperatur och hämta cellen för karakterisering.För nästa test, placera två gram kromomipellets i ett perforerat aluminiumoxidrör i konstanta värmezonen. Fixera en ny SOFC ovanför kromkällan och upprepa testslutmätningarna på exakt samma sätt. För det tredje testet, ladda två gram kromomipellets i röret och montera en krom getter ovanför kromkällan.Fixera en ny SOFC över gettern och utför testslutmätningarna under samma förhållanden. I transpirationstestet indikerade kromprofilen att det mesta av kromet var instängd inom de första fyra millimeterna av gettern. Analys av krom getter materialet deponeras på en aluminiumoxid fiber substrat visade stora krom och strontium rika partiklar nära ånginloppet.Elementära kartor över fiber tvärsnitt bekräftade att krom och strontium inträffade på ytan av fibern. Elektrokemiska tester av LSM-YSZ SOFC: s i närvaro och avsaknad av krom visade att krom ånga snabbt förgiftade cellen. Detta tillskrevs kromoxidfyndigheter på LSM-YSZ-gränssnittet, vilket hindrade syreminskningsreaktionen vid det gränssnittet.Att placera en SNO-krom getter mellan kromkällan och SOFC resulterade i SOFC-prestanda som var jämförbar med prestandan i avsaknad av krom. Denna prestanda bibehölls över ett brett spektrum av krom ånga flödeshastigheter. Tillverkningsprotokollet producerar en stabil effektiv getter för luftburna krom föroreningar.Med hjälp av olika kemikalier kan vi utveckla getters för att fånga andra gasformiga föroreningar såsom bor och kisel ångor. Transmissionsprotokollet mäter förångningen av krom som innehåller legeringsmaterial och validerar prestanda hos getters som fångar hexaamminekromromiumånga i luft under typiska SOFC-driftsförhållanden. Det elektrokemiska valideringsprotokollet visar på getter-effektivitet vid ett nominellt SOFC-driftsvillkor.Eftersom informationen är avgörande för att skala upp tekniken för Getter och SOFC för industrin och deras kommersiella användningsområden. I denna metod används små mängder kemikalier och orsaker som kan hanteras och hanteras enligt befintliga riktlinjer för laboratoriehälsa och säkerhet.

Research

JoVE Journal

Chemistry

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

Beredning av hydrofoba metal-organic frame via Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition av perfluoralkaner för borttagning av 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

Aktivera molekyler, joner, och fasta partiklar 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

Högtrycks Sapphire Cell för fasjämvikter Mätningar av CO<sub&gt; 2</sub&gt; / Ekologisk / 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 detektering av spår Explosiva ångor genom Programmerad 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 Metodik för Asymmetric Ferrocen Härledda Bio-konjugerade system via Solid Phase Harts-metodik

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

Utveckling av en Backbone cyklisk peptidbibliotek som Potential Antiparasitärt Therapeutics Använda mikrovågsstrålning

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 pulverröntgendiffraktionsmönster i Conservation Science: Mot Rutin Crystal strukturbestämning av korrosionsprodukter på Heritage konstföremål

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 experimentell metod för bedömning 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

Mätning av partikelstorleksfördelning i grumliga lösningar genom dynamisk ljusspridning Mikroskopi

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 Upptäckt och enda Cell kvantifiering av metalloxid nanopartiklar med nukleära Microprobe analys

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